Применение контроля информационных слов и их адресов по mod 3 в цифровых устройствах автоматики

Рис. 1.5

Дальнейшим развитием числового контроля по модулю является контроль с использованием арифметических корректирующих кодов. При этом способе контроля используется несколько контрольных автоматов, которые выполняют операции над вычетами по различным модулям. На основе анализа выходных слов контрольных автоматов им

еется возможность найти и исправить ошибку в выходном слове автомата А. Исправление осуществляет корректор, на вход которого подаются результаты сравнения выходных слов основного и контрольного автоматов по выбранным модулям. Структурная схема арифметического автомата с контролем по трем различным модулям представлена на рис. 1.6.

Рис. 1.6

Развитием и углублением идей, положенных в основу аппаратурного контроля по модулю, является контроль устройств, работающих со словами, представленными в системе счисления остаточных классов. Общие принципы построения контролирующих устройств остаются здесь те же, что и при контроле по модулю. Однако специфика представления чисел в системе счисления остаточных классов приводит к ряду особенностей методов обнаружения и исправления ошибок, а также построения контролирующих устройств.

На практике получил также распространение кодовый контроль по модулю. Он отличается от числового тем, что в качестве контрольных слов используются остатки от деления суммы цифр данного слова на выбранный модуль контроля. Наиболее распространенным вариантом этого вида контроля является контроль на четность (нечетность).

При передаче и хранении информации применяется также контроль с использованием корректирующих кодов (коды Хэмминга, циклические коды и т. д.). Автомат А в этом случае информацию не перерабатывает. Следовательно, процесс контроля сводится здесь к формированию специальных контрольных слов на входе автомата В и проверке соответствия выходных слов автоматов А и В. Контрольные соотношения, возникающие в результате применения корректирующих кодов, позволяют не только обнаруживать искажения информации, но и исправлять возникшие ошибки. Для этой цели используется корректор. Структурная схема узла (устройства), контролируемого с использованием корректирующих кодов, представлена на рис. 1.7.

Рис. 1.7

Применяют еще один способ контроля, использующий искусственно введенную в узлы и устройства аппаратурную избыточность, что приводит к возникновению большого количества таких состояний, которые при нормальной работе не используются (запрещенные). Структура устройства (узла) выбирается так, чтобы при появлении ошибок с большей вероятностью происходил переход в запрещенные состояния. Для определения факта попадания устройства в одно из запрещенных состояний должен быть предусмотрен отдельный узел (рис. 1.8). Аналогичную проверку можно осуществить как по запрещенным выходным словам, так и по запрещенным переходам.

Рис. 1.8

Несколько в стороне по своим принципам стоит аппаратурно-микропрограммный (или аппаратурно-микрооперационный) контроль. Суть его заключается в том, что в отдельные временные интервалы, когда узел (устройство) простаивает, производится проверка работоспособности этого узла по заранее составленной или формируемой в процессе контроля программе. Следовательно, собственно контроль здесь осуществляется программным способом. Задача контрольной аппаратуры состоит в обнаружении моментов простоя аппаратуры, подаче на вход узла контролирующей последовательности слов (или формирование этой последовательности), переключении узла из режима контроля в режим нормальной работы. Этот вид контроля требует небольшого количества добавочной аппаратуры, однако он не позволяет контролировать процесс переработки информации. С его помощью можно проверить лишь работоспособность аппаратуры на момент контроля.

Структура контрольных устройств и эффективность аппаратурного контроля зависят от большого количества факторов, и, в первую очередь, от способа кодирования входных слов, как основного, так и контрольного автоматов. Поэтому, рассматривая ниже различные варианты аппаратурного контроля, будем начинать изложение с описания способов кодирования входных слов автоматов А и В.

Числовой аппаратурный контроль по модулю

Принципы числового аппаратурного контроля по модулю.

Рассмотрим способы кодирования информации при числовом аппаратурном контроле по модулю.

Любое целое число можно представить в виде:

A = qa + ra,

где A, q, а и rа — целые числа;

q — модуль;

a=A/q —наибольшая целая часть частного;

rа — остаток (вычет) от деления числа А на модуль q.

Остаток rа для различных чисел может принимать значения ra=0, 1, 2, .,q-l. Таким образом, каждому целому числу А можно поставить в соответствие остаток rа, полученный в результате деления этого числа на некоторый модуль q. Это соответствие записывается в виде:

А = ra mod q

Читается: число А сравнимо с остатком rа по модулю q.

С каждым остатком по модулю q сравнимо некоторое множество чисел.- Все они называются сравнимыми между собой по модулю q и составляют остаточный класс чисел, сравнимых по модулю q. Очевидно, количество остаточных классов для каждого модуля равно q-1. Разбив все кодовые слова на классы, можно параллельно с основной операцией в контролируемом устройстве выполнять в контролирующем устройстве аналогичную операцию над их остатками. Результаты, полученные в этих устройствах, будут также принадлежать к одному классу.

Действительно, сумма чисел сравнима по модулю q с суммой остатков данных чисел по этому же модулю, т. е.

,

а произведение чисел сравнимо по модулю q с произведением остатков этих чисел по этому же модулю, т. е.

Приведенные соотношения лежат в основе числового контроля по модулю.

Укажем теперь последовательность выполнения контрольных операций при сложении и умножении (рис. 1.9).

Рис. 1.9

От кодовых слов, представляющих числа А и В, образуются остатки rа и rь по выбранному модулю контроля q.

Процесс образования остатков носит название свертки числа, а соответствующий узел называется узлом свертки.

Параллельно с основной операцией (обозначим ее *) над словами А и В в контролирующем устройстве выполняется аналогичная операция над остатками rа и rь. Затем результат операции С сворачивается и величина rс сравнивается с результатом r'с , полученным в контрольном устройстве. Совпадение rс и r'с свидетельствует о правильном выполнении операции.

Из самого принципа контроля следует, что его наиболее целесообразно применять в устройствах, перерабатывающих цифровую информацию. Числовой контроль по модулю хорошо приспособлен к проверке правильности выполнения арифметических операций (сложение, вычитание, умножение), а с использованием искусственных приемов он может применяться для контроля и других операций. С его помощью можно также контролировать правильность хранения и пересылки информации.

 Скачать реферат