Применение контроля информационных слов и их адресов по mod 3 в цифровых устройствах автоматики (стр. 1 из 7)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Московский государственный текстильный университет
им. А.Н.Косыгина
Кафедра информационных технологий и САПР
Кафедра автоматики и промышленной электроники
Научно-исследовательская работа
«Применение контроля информационных слов и их адресов по mod 3 в цифровых устройствах автоматики»
Выполнили:
0000000000000000
ФИТАЭ, гр. 38-03.
Проверил:
Москва 2007
К вопросу о достоверности информации:
«В музее хранилось два черепа Христофора Колумба - один в молодом, другой в зрелом возрасте».
Марк Твен.
Аннотация
В данной работе приведены способы контроля информационных слов и их адресов в цифровых устройствах автоматики.
Рассматриваемые методы контроля: метод сравнения с эталоном; метод контрольного суммирования; контроль по mod 3.
Представлены структурные и функциональные схемы контролирующих устройств, а также схемы свертки, сумматоров и умножителей по модулю. Рассмотрены алгоритмы контроля операций, математические основы контроля носителя информации.
В работе поднят вопрос обеспечения надежности устройств автоматики и вычислительной техники.
Приведены принципы числового аппаратурного контроля по модулю и социально-экономическое обоснование использования аппаратурного контроля.
The summary
In the given work ways of the control of information words and their addresses in digital devices of automatics are resulted.
Considered quality monitoring: a method of comparison with the standard; a method of control summation; the control on mod 3.
Schemes of convolution, adders and multipliers on the module are presented structural and function charts of supervising devices, and also. Algorithms of the control of operations, mathematical bases of the control of a data carrier are considered.
In work the question of maintenance of reliability of devices of automatics and computer facilities is lifted.
Principles of the numerical hardware control over the module and social and economic substantiation of use of the hardware control are resulted.
Содержание
Введение
Общая характеристика аппаратурного контроля
Числовой аппаратурный контроль по модулю
Узлы свертки, сумматоры и умножители по модулю
Алгоритмы контроля операций
Функциональные схемы контролирующих устройств
Математические основы контроля носителя информации
Оценка эффективности контроля по модулю
Обеспечение надежности устройств автоматики и вычислительной
техники
Социально-экономическое обоснование использования аппаратурного контроля
Приложение
Выводы
Список используемой литературы
Введение
В работе нами рассматриваются способы контроля информационных слов и их адресов в цифровых устройствах автоматики.
Одним из методов контроля является метод контрольного суммирования. Существо этого метода заключается в том, что каждому массиву информационных или кодовых слов соответствует контрольная сумма, получаемая тем или иным способом и сравниваемая с заранее известной эталонной суммой. Метод контрольного суммирования выгодно использовать при контроле больших массивов информационных или кодовых слов, что, однако, не исключает его применения при проверке жгутов кодовых проводов и МЭСБ ДЗУ-8.
Другим методом проверки жгутов кодовых проводов и МЭСБ ДЗУ-8 с точки зрения максимальной вероятности обнаружения ошибки является метод сравнения с эталоном. Однако, при контроле методом сравнения с эталоном необходимы исправные и проверенные на достоверность информации жгуты кодовых проводов и МЭСБ ДЗУ -8.
Еще один способ - контроль по mod 3. При контроле по mod 3 проверяемый узел контролируется независимой схемой, использующей контрольные символы, являющиеся остатками от деления информационных слов на mod 3 .
В отличие от контрольного суммирования, которое фиксирует сам факт неисправности или ошибки при считывании определенного массива информационных или кодовых слов, но не указывает место неисправности, контроль по mod 3 указывает адрес, по которому произошла ошибка или возникла неисправность.
Аппаратурный контроль
Общая характеристика аппаратурного контроля
Аппаратурный контроль используется для определения факта неверной работы отдельных цифровых узлов и устройств ЭВМ. Он позволяет достаточно эффективно проверять правильность функционирования этих узлов и устройств, как при выполнении отдельных элементарных операций, так и при выполнении последовательностей операций.
При аппаратурном контроле в состав узла или устройства вводится избыточная (контрольная) аппаратура, которая функционирует одновременно с основной аппаратурой. Сигналы, возникающие в процессе функционирования основной и контрольной аппаратуры, по определенным законам сопоставляются между собой. В результате этого сопоставления вырабатывается информация о правильности функционирования контролируемого узла (устройства).
Функциональный узел А устройства в общем виде может быть представлен конечным автоматом, содержащим однотактный логический преобразователь ЛП с f входами, w выходами и z обратными связями, в каждой из которых размещен двухпозиционный элемент памяти ЭП (рис. 1.1). Контрольное устройство тоже может быть представлено в виде некоторого конечного автомата В.
Рис. 1.1
В общем виде модель функционального узла (устройства) с системой аппаратурного контроля представлена на рис. 1.2. Здесь A и B - основной и контрольный автоматы; D - узел сопоставления.
Рис. 1.2
Исходя из способов задания конечных автоматов, можно представить себе следующие методы сопоставления процессов функционирования основного А и контрольного В автоматов:
- сопоставление внутренних состояний автоматов А и В;
- сопоставление выходных слов автоматов А и В;
- сопоставление переходов из одного состояния в другое автоматов А и В.
Выбрав в качестве признака контрольные соотношения, положенные в основу построения автомата В и узла сопоставления D, можно произвести классификацию методов аппаратурного контроля (рис. 1.3).
Наиболее простым способом контроля для всех трех методов сопоставления является дублирование. В этом случае автомат В идентичен автомату А, их входы объединены и оба они работают от единой системы синхронизации. Сопоставление процессов их работы производится сравнением одинаковых сигналов на выходе либо в различных внутренних точках этих автоматов (рис. 1.4).
Рис. 1.4
Мажоритарные способы контроля заключаются в параллельной работе нечетного (не менее трех) количества узлов (устройств) и сравнении по определенным правилам сигналов при их функционировании. Эти способы применяются для контроля наиболее ответственных узлов и устройств в тех случаях, когда другие способы применить трудно. Основной их недостаток заключается в очень большом количестве контрольной аппаратуры.
Наиболее распространены на практике способы, основанные на сопоставлении выходных сигналов.
Прежде всего, это числовой контроль по модулю, широко используемый в устройствах переработки цифровой информации. В этом случае автомат А представляет собой устройство, выполняющее арифметические операции (сложение, вычитание, умножение и т. д.). Автомат В выполняет операции над контрольными словами, которые являются наименьшими остатками от деления этих чисел на некоторый модуль контроля — вычетами. Результаты выполнения операций сравниваются по модулю. При их совпадении считается, что операция выполнена правильно. На рис. 1.5 представлена структурная схема узла (устройства), контролируемого по модулю.
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 имеется 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.