Обнаружение ошибок в логических преобразователях телекоммуникационных систем Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК. 519.725(047)

К.Ю. Борисов

Учреждение Российской академии образования

«Институт информатизации образования», старший научный сотрудник, pavlov iif@mail.ru, (916) 356-3189

K.Y. Borisov

The Institution of Russian academy of education «Institute of Information of Education», senior researcher, pavlov iif@mail.ru, (916) 356-3189

Обнаружение ошибок в логических преобразователях телекоммуникационных систем

Error detection in logic units of telecommunication systems

Аннотация. Предлагается метод обнаружения одиночных и двойных ошибок процессора при выполнении логических операций, позволяющий, в отличии от известных методов контроля, повысить достоверность функционирования и быстродействие средств контроля.

Annotation. А method for detecting single and double errors of the processor when performing logical operations, which allows, in contrast to the known methods of control, improve the reliability of the operation and performance monitoring tools is proposed.

Ключевые слова: одиночные ошибки, двойные ошибки, устройства хранения и передачи информации.

Key words: single errors, double errors, information storage and transfer devices.

1. Введение и постановка задачи

Логические операции имеют важное значение при реализации алгоритмов в компьютерных сетях, так как с помощью этих операций осуществляются различного рода преобразования информации, а по результатам операции — переходы к различным участкам программы. Поэтому выполнение логических операций необходимо контролировать [2].

Эффективность компьютерных сетей , в значительной степени определяется достоверностью информации, которая обрабатывается в данных устройствах [4].

В связи с этим, возникает необходимость в разработке метода контроля выполнения логических операций, обнаруживающего 100% одиночных ошибок и максимального количества двойных ошибок, при ограничении временных затрат на декодирование.

Для этой цели, в данной работе предлагается использовать метод обнаружения ошибок в устройствах хранения и передачи информации, предложенный в работах [3,5 ].

В этом случае, при кодировании двоичного набора с произвольным числом информационных разрядов (пусть число информационных разрядов кратно трем) двоичный набор разбивается на блоки информации, по три разряда в каждом блоке:

Y = ^ х2XзУlУ2Уз, , Z1Z2z3. (1)

В результате кодирования рассматриваемого предлагаемым методом получим кодовый набор:

YK = % X2 X3 Уі У2 Уз,...,

z1 z 2 z3 X1X

2

X2 X3

© Уі У 2

У 2 У3

двоичного

набора

(2)

Z1Z 2 z2z3

или:

Yk = Xi, x2 X3 Уі у2 У3,

, Z1Z2Z3rir2

(3)

Обнаружение ошибок производится путем поразрядного сложения по mod2 значений контрольных разрядов г1С и г2С , считываемых с устройства хранения информации соответственно с значениями контрольных разрядов гщ и г2П, сформированных относительно полученных информационных разрядов:

1і= гіс© гіп;

12= г2С0 г2П- (7)

Нулевой результат суммы свидетельствует об отсутствии ошибки, и ее наличии в противном случае.

2. Метод контроля АЛУ при выполнении логических операций

Рассмотрим контроль АЛУ на основе предлагаемого метода кодирования при выполнении следующих наиболее распространенных логических операций: а) сложение по mod 2; б) логического сложения; в) логического умножения; г) операции инвертирования,

2.1 Контроль операции сложенЬя по mod 2

Контроля операции сложения по mod2 рассмотрим на примере.

Допустим, требуется сложить два шестиразрядных числа: А=001100 и В=001111. При кодировании данных чисел предлагаемым методом получим кодовые наборы соответственно: АК=001100 11 и ВК=001111 01, которые будут записаны в устройстве хранения информации.

Сложение кодовых наборов по mod 2 даст результат:

0 001100 11 001111 01 S mod2 = 000011 10

Свойство 1. Результат сложения по mod 2 контрольных разрядов слагаемых соответствует результату сложения по mod 2 информационных разрядов рассматриваемых слагаемых.

Данное свойство позволяет контролировать операцию сложения по mod2 и при этом обнаруживать и исправлять, возникающие ошибки по правилам предлагаемого метода кодирования.

2.3. Контроль выполнения логической операции ИЛИ

Рассмотрим основные положения способа контроля операции ИЛИ на примере.

Допустим, требуется выполнить логическую операцию ИЛИ относительно двух шестиразрядных числа: А=001100 и В=001111. При кодировании данных чисел предлагаемым методом получим кодовые наборы соответственно: АК=001100 11 и ВК=001111 01, которые будут записаны в устройстве хранения информации.

Логическое сложение информационных разрядов кодовых наборов и сложение по mod 2 контрольных разрядов даст результат:

001 100 11 001 111 01 S или = 001 111 10

В этом случае значение контрольных разрядов не соответствует полученному результату (правильное значение контрольных разрядов имеет значение 01). В связи с этим возникает необходимость формирования поправки, позволяющей получить набор контрольных разрядов соответствующий значению информационных разрядов, полученных при выполнении операции логического сложения.

Для формирования поправки построим двоичный набор, используя операцию логическую И относительно информационных разрядов рассматриваемых чисел, в результате получим кодовый набор: 001100. Кодирование полученного двоичного набора выбранным методом кодирования даст значения поправки к контрольным разрядам при выполнении операции ИЛИ: Пили=11.

Сложение по mod2 полученного значения контрольных разрядов с значением поправки даст правильное значение контрольных разрядов для рассматриваемой операции.

S или = 001 111 10

© Пили_______И

S или п= 001111 01

Свойство 3. Операция сложения по mod2 полученных значений контрольных разрядов и значения поправки, сформированной на основе кодирования информации полученной при выполнении логической операции И относительно информационных разрядов, даст правильное значение контрольных разрядов.

2.4 Контроль выполнения логической операции И

Рассмотрим основные положения способа контроля операции И на примере.

Допустим, требуется выполнить логическую операцию И относительно двух шестиразрядных числа: А=001100 и В=001111. При кодировании данных чисел предлагаемым методом получим кодовые наборы соответственно: АК=001100 11 и ВК=001111 01, которые будут записаны

в устройстве хранения информации. Логическое умножение

информационных разрядов кодовых наборов и сложение по mod 2 контрольных разрядов даст результат:

001 100 11 001 111 01 S И = 001 100 10

В этом случае значение контрольных разрядов не соответствует полученному результату (правильное значение контрольных разрядов имеет значение 11).

В связи с этим возникает необходимость формирования поправки, позволяющей получить набор контрольных разрядов соответствующий значению информационных разрядов, полученных при выполнении операции логического сложения.

Для формирования поправки построим двоичный набор, используя операцию логическую ИЛИ относительно информационных разрядов рассматриваемых чисел, в результате получим кодовый набор: 001 111 .Кодирование полученного двоичного набора выбранным методом кодирования

даст значения поправки к контрольным разрядам при выполнении операции И: Пи=01

Сложение по mod2 полученного значения контрольных разрядов с значением поправки даст правильное значение контрольных разрядов для рассматриваемой операции.

S и = 001 100 10

0 Пи______01

S и п=00111111

Свойство 5. Операция сложения по mod2 полученных значений контрольных разрядов и значения поправки, сформированной на основе кодирования информации полученной при выполнении логической операции ИЛИ относительно информационных разрядов, даст правильное значение контрольных разрядов.

2.5 Контроль выполнения логической операции НЕ

Рассмотрим основные положения способа контроля операции инверсии на примере.

Допустим, требуется выполнить логическую операцию НЕ для кодового набора: Ак=00 1100 11.

При выполнении операции НЕ для информационных разрядов получим кодовый набор Ак=110 011 11, у которого значения контрольных

соответствуют правильному значению контрольных разрядов.

Свойство 6. Значений контрольных разрядов при выполнении логической операция НЕ имеют правильное значение.

Таким образом, предлагаемый метод обнаружения ошибок позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и максимальное количество двойных ошибок АЛУ при незначительном увеличении аппаратурных затрат по отношению к методу контроля на четность, без снижения быстродействия обработки информации.

Литература

1. Путинцев Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. М.: Советское радио, 1966, 424 с.

2. Щербаков Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. М: Машиностроение,1989,224 с.