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Die vorliegende Erfindung betrifft die Fehlerkorrektur und die Fehlererkennung und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Korrektur von Fehlern von Speichern mit Speicherzellen mit mehr als zwei Zuständen.
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Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungstechniken spielen eine bedeutende Rolle. Nicht nur im Bereich der Computernetzwerke und der Datenübertragung über drahtgebundene oder drahtlose Netzwerke, sondern auch im Bereich der Sicherung von Speicherinhalt sind Fehlerkorrektur- und Fehlererkennungstechniken weit verbreitet.
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Obwohl herkömmliche Speicher binäre Speicherzellen aufweisen, haben ternäre Speicherzellen, die drei verschiedene Werte annehmen können, zunehmend an Bedeutung gewonnen.
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US 2007 / 0 245 168 A1 beschreibt einen Assoziativspeicher mit einer Speichermatrix zum Speichern von Speicherdaten, und eine RAM-Einheit mit einer Speichermatrix zum Speichern derselben Speicherdaten und hinzugefügter Prüfbits, um festzustellen, ob die Speicherdaten in der Speichermatrix einen Fehler aufweisen. Eine Fehlerkorrekturschaltung verwendet die Prüfbits, um etwaige Fehler von aus dem Speicherfeld der RAM-Einheit gelesenen Daten zu korrigieren und die fehlerkorrigierten Daten in die Speicherfelder umzuschreiben.
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US 2009 / 0 003 041 A1 beschreibt eine Halbleiterspeichervorrichtung, die mehrere Speicherzellen umfasst, die jeweils mindestens drei verschiedene Zustände speichern können; einen ersten Leseverstärker zum Verstärken eines in Übereinstimmung mit einem in einer ausgewählten Speicherzelle gespeicherten Zustand ausgelesenen ternären Potentials auf der Grundlage eines Vergleichs mit einem ersten Referenzpotential; und einen zweiten Leseverstärker zum Verstärken eines in Übereinstimmung mit einem in der ausgewählten Speicherzelle gespeicherten Zustand ausgelesenen ternären Potentials auf der Grundlage eines Vergleichs mit einem zweiten Referenzpotential.
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US 2012 / 0 079 343 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines 1-Bit-Fehlers umfasst einen Fehlerpositionsbestimmer des inneren Codes, einen Fehlersyndrombestimmer des äußeren Codes, einen Ableitungsbestimmer und einen Gesamtfehlerpositionsbestimmer. Der Fehlerpositionsbestimmer des inneren Codes ermittelt anhand des Innencodes mindestens eine mögliche Fehlerposition eines Bitfehlers in der codierten Bitfolge. Der Fehlersyndrombestimmer des äußeren Codes bestimmt einen Wert eines nichtlinearen Syndrombits des äußeren Codes auf der Grundlage einer nichtlinearen Funktion von Bits in der codierten Bitfolge.
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Ein der Erfindung zugrunde liegendes Problem besteht darin, dass Fehlerkorrekturtechniken für Speicherzellen mit mehr als zwei Zuständen nur eingeschränkte Fähigkeiten aufweisen.
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Es wäre in hohem Maße vorteilhaft, und es ist Aufgabe, verbesserte Konzepte für die Korrektur von Fehlern in Speichern mit Speicherzellen mit mehr als zwei Zuständen bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Schaltung nach Anspruch 1, durch eine Schaltung nach Anspruch 11, durch eine Schaltung nach Anspruch 38 und durch ein Verfahren nach Anspruch 45 gelöst.
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Einer Ausführungsform entsprechend wird eine Schaltung bereitgestellt. Die Schaltung weist einen Speicher mit mehreren Speicherzellen auf, wobei eine oder mehrere von den mehreren Speicherzellen des Speichers jeweils geeignet sind, einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Die Schaltung weist ferner einen ersten Unterschaltkreis
BT auf, der ausgelegt ist, basierend auf einer Folge von binären Werten mehrere Ausgabewerte zu erzeugen, wobei eine nicht leere Untermenge von den mehreren Ausgabewerten einen von mindestens drei verschiedenen Werten der nicht leeren Untermenge von Ausgabewerten aufweist und wobei der erste Unterschaltkreis
BT ausgelegt ist, jeden der Ausgabewerte als einen Zustandswert in einer anderen von der einen oder den mehreren Speicherzellen zu speichern, die alle geeignet sind, einen von den mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Die Schaltung weist auch einen zweiten Unterschaltkreis
LH auf, der ausgelegt ist, einen oder mehrere der Zustandswerte aus mindestens einer der Speicherzellen zu lesen, die geeignet sind, einen von den mindestens drei verschiedenen Zustände anzunehmen, wobei jeder von dem einen oder den mehreren Zustandswerten einen von den mindestens drei verschiedenen Basiswerten aufweist und wobei der zweite Unterschaltkreis
LH außerdem ausgelegt ist, basierend auf dem einen oder den mehreren Zustandswerten binäre Hilfslesewerte zu bestimmen. Schließlich weist die Schaltung einen Codierer auf, der ausgelegt ist, basierend auf mindestens einigen Werten der Folge von binären Werten ein oder mehrere binäre Prüfbits zu erzeugen, wobei ein Fehlerkorrekturcode mehrere Codewörter umfasst und wobei der Codierer ausgelegt ist, das eine oder die mehreren binären Prüfbits so zu erzeugen, dass die binären Hilfslesewerte und das eine oder die mehreren binären Prüfbits zusammen eines der Codewörter des Fehlerkorrekturcodes erzeugen, wenn die binären Hilfslesewerte
und das eine oder die mehreren binären Prüfbits c
1,...,c
l fehlerfrei sind. Der Codierer ist ausgelegt, jedes von dem einen oder den mehreren erzeugten binären Prüfbits in einer oder mehreren der Speicherzellen des Speichers derart zu speichern, dass jedes von dem einen oder den mehreren Prüfbits in einer anderen von den Speicherzellen des Speichers gespeichert wird, wobei jede von den Speicherzellen, in der ein Prüfbit gespeichert ist, geeignet ist, einen von mindestens zwei verschiedenen Zuständen anzunehmen.
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Darüber hinaus wird eine Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform bereitgestellt. Die Schaltung weist einen Speicher mit mehreren Speicherzellen auf, wobei eine oder mehrere von den mehreren Speicherzellen des Speichers ternäre Speicherzellen sind, die alle geeignet sind, einen von drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Die Schaltung weist ferner einen ersten Unterschaltkreis
BT auf, der ausgelegt ist, basierend auf einer Folge von binären Werten mehrere Ausgabewerte zu erzeugen, wobei eine nicht leere Untermenge von den mehreren Ausgabewerten einen von drei verschiedenen Basiswerten aufweist, wobei der erste Unterschaltkreis ausgelegt ist, jeden der Ausgabewerte der nicht leeren Untermenge von Ausgabewerten als einen Zustandswert in einer anderen von der einen oder den mehreren ternären Speicherzellen zu speichern, die jeweils geeignet sind, einen von den drei verschiedenen Zuständen anzunehmen, und die verbleibenden Ausgabewerte in Speicherzellen eingerichtet sind, mindestens zwei verschiedene Werte zu speichern. Die Schaltung weist auch einen zweiten Unterschaltkreis
LH auf, der ausgelegt ist, einen oder mehrere von den Zustandswerten aus den Speicherzellen zu lesen, wobei der zweite Unterschaltkreis
LH ferner ausgelegt ist, basierend auf dem einen oder den mehreren Zustandswerten binäre Hilfslesewerte zu bestimmen. Die Schaltung weist auch einen Codierer auf, der ausgelegt ist, basierend auf mindestens einigen Werten der Folge von binären Werten ein oder mehrere binäre Prüfbits zu erzeugen, wobei ein Fehlerkorrekturcode mehrere Codewörter umfasst und wobei der Codierer ausgelegt ist, das eine oder die mehreren binären Prüfbits so zu erzeugen, dass die binären Hilfslesewerte und das eine oder die mehreren binären Prüfbits zusammen eines der Codewörter des Fehlerkorrekturcodes bilden, wenn die binären Hilfslesewerte
und das eine oder die mehreren binären Prüfbits c
1,...,c
l fehlerfrei sind. Der Codierer ist ausgelegt, jedes von dem einen oder den mehreren erzeugten Prüfbits in einer oder mehreren der Speicherzellen des Speichers derart zu speichern, dass jedes von dem einen oder den mehreren Prüfbits in einer anderen von den Speicherzellen des Speichers gespeichert wird, wobei jede von den Speicherzellen, in der ein Prüfbit gespeichert ist, geeignet ist, einen von mindestens zwei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Die Schaltung weist ferner einen Korrektor
Cor, einen Kombinationsschaltkreis
Vkn und einen dritten Unterschaltkreis
BB auf, wobei der zweite Unterschaltkreis
LH ausgelegt ist, die binären Hilfslesewerte in den Korrektor
Cor und in den Kombinationsschaltkreis
Vkn einzugeben. Der Korrektor
Cor ist ausgelegt, das eine oder die mehreren Prüfbits aus einer oder mehreren der Speicherzellen des Speichers zu lesen, wobei der Korrektor
Cor ausgelegt ist, die Fehlerkorrekturbits auf Basis der binären Hilfslesewerte und des einen oder der mehreren Prüfbits zu erzeugen, und wobei der Korrektor
Cor ausgelegt ist, die Fehlerkorrekturbits in den Kombinationsschaltkreis
Vkn einzugeben. Der Kombinationsschaltkreis
Vkn ist ausgelegt, basierend auf den Fehlerkorrekturbits die Fehlerkorrektur an den binären Hilfslesewerten vorzunehmen, um fehlerfreie, z.B. korrigierte, binäre Hilfslesewerte zu erhalten, und der dritte Unterschaltkreis
BB ist ausgelegt, die fehlerfreien binären Hilfslesewerte in korrigierte binäre Datenbits zu transformieren.
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Außerdem wird eine Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform bereitgestellt. Die Schaltung ist ausgelegt, Folgen von binären Werten x
1, ..., x
n in einem Speicher
Sp zu speichern, der Speicherzellen aufweist, wobei
n ≥ 3 ist, wobei jede der Speicherzellen des Speichers entweder geeignet ist, einen von drei Zustandswerten anzunehmen oder einen von zwei Zustandswerten anzunehmen, und wobei mindestens eine der Speicherzellen des Speichers geeignet ist, einen von drei Zustandswerten anzunehmen. Die Schaltung weist einen ersten Unterschaltkreis
BT auf, der
n binäre Eingänge und
M Ausgänge aufweist, wobei der erste Unterschaltkreis
BT geeignet ist,
n binäre Eingabewerte x
1, ..., x
n in M Ausgabewerte z
1, ..., z
m, z
m+1, ... , z
M = BT(x
1, ..., x
n) zu transformieren, wobei 2 ≤ m ≤ M ist, wobei M <
n ist und wobei
n ≥ 4 ist, wobei jeder der Ausgabewerte z
1, ..., z
m einen von drei verschiedenen Werten aufweist, die von den binären Eingabewerten abhängen. Jeder der Ausgabewerte z
m+1, ..., z
M weist einen von höchstens zwei verschiedenen Werten auf, die von den binären Eingabewerten abhängen, wobei der erste Unterschaltkreis
BT M Ausgänge aufweist, die mit
M Dateneingängen des Speichers SP verbunden sind, wobei die Ausgabewerte z
1, ..., z
m des ersten Unterschaltkreises
BT beim Schreiben in den Speicher
Sp in die Speicherzellen des Speichers gespeichert werden, die geeignet sind, einen von drei Zuständen anzunehmen, und wobei die Ausgabewerte z
m+1, ..., z
M in Speicherzellen gespeichert werden, die geeignet sind, einen von mindestens zwei Zustandswerten anzunehmen. Die Schaltung weist ferner einen zweiten Unterschaltkreis
LH zur Bestimmung binärer Hilfslesewerte
auf, wobei der zweite Unterschaltkreis
LH M Eingänge und
k Ausgänge aufweist, wobei beim Lesen aus dem Speicher m erste Eingänge von den Eingängen des zweiten Unterschaltkreises
LH mit den Datenausgängen der Speicherzellen des Speichers
Sp verbunden sind, in die beim Schreiben die ternären Werte z
1, ..., z
m geschrieben werden und aus denen beim Lesen die möglicherweise fehlerhaften ternären Werte
gelesen werden. Ferner sind M - m Eingänge des zweiten Unterschaltkreises
LH mit den Datenausgängen der Speicherzellen verbunden, in die beim Schreiben die Werte z
m, ..., z
M geschrieben werden und aus denen beim Lesen die möglicherweise fehlerhaften Werte
gelesen werden, und wobei der zweite Unterschaltkreis
LH an seinen
k Ausgängen
k möglicherweise fehlerhafte binäre Hilfslesewerte
mit k ≥ m + M ausgibt. Die Schaltung weist auch einen Codierer Cod mit
n binären Eingängen und l binären Ausgängen zur Bestimmung von l binären Prüfbits c
1, ..., c
l aus den
n binären Eingabewerten x
1, ..., x
n mit c
1,... c
l = Cod(x
1,... , x
n) auf, wobei die binären Eingabewerte x
1, ..., x
n an
n binären Eingängen des Codierers Cod eingegeben werden und wobei an l binären Ausgängen des Codierers binäre Prüfbits c
1, ..., c
l ausgegeben werden, die durch die binären Eingabewerte x
1, ..., x
n festgelegt sind. Der Codierer ist so ausgelegt, dass er die Prüfbits c
1, ...c
l aus den binären Eingabewerten x
1, ..., x
n so bestimmt, dass Bits y
1,... , y
k, c
1, ... c
l ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes
C der Länge k + l mit k Datenbits und l Prüfbits bilden, wobei y
1, ..., y
k die
k fehlerfreien binären Hilfslesewerte sind.
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Einer weiteren Ausführungsform entsprechend wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Erzeugung von mehreren Ausgabewerten auf der Basis einer Folge von binären Werten, wobei jeder von den mehreren Ausgabewerten einen von mindestens drei verschiedenen Basiswerten aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Speichern eines jeden der Ausgabewerte als ein Zustandswert in einer anderen von einer oder mehreren Speicherzellen mehrerer Speicherzellen eines Speichers, wobei die eine oder mehreren Speicherzellen, in denen die Ausgabewerte gespeichert werden, jeweils geeignet sind, einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Das Verfahren umfasst auch das Lesen eines oder mehrerer der Zustandswerte aus mindestens einer der Speicherzellen, die geeignet sind, einen von den mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen, wobei jeder von dem einen oder den mehreren Zustandswerten einen von den mindestens drei verschiedenen Basiswerten aufweist, wobei die binären Hilfslesewerte auf der Basis des einen oder der mehreren Zustandswerte bestimmt werden. Das Verfahren wird fortgesetzt durch: Erzeugen eines oder mehrerer binärer Prüfbits, sodass die binären Hilfslesewerte und das eine oder die mehreren binären Prüfbits zusammen eines der Codewörter des Fehlerkorrekturcodes bilden, wenn die binären Hilfslesewerte
und das eine oder die mehreren Prüfbits c
1,...,c
l fehlerfrei sind, und Speichern eines jeden von dem einen oder den mehreren erzeugten Prüfbits in einer oder mehreren der Speicherzellen des Speichers derart, dass jedes von dem einen oder den mehreren Prüfbits in einer anderen von den Speicherzellen des Speichers gespeichert ist, wobei jede der Speicherzellen, in der ein Prüfbit gespeichert ist, geeignet ist, einen von den mindestens zwei verschiedenen Zuständen anzunehmen.
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Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der beigefügten Figuren im Einzelnen beschrieben werden, soll darauf hingewiesen werden, dass denselben oder funktional gleichen Elementen in den Figuren die gleichen Bezugsziffern gegeben werden und dass eine wiederholte Beschreibung von Elementen, die mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, unterbleibt. Folglich sind Beschreibungen für Elemente, welche die gleichen Bezugsziffern aufweisen, untereinander austauschbar.
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Figurenliste
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- 1a stellt eine Schaltung zur Fehlerkorrektur gemäß einer Ausführungsform dar.
- 1b stellt eine Schaltung zur Fehlerkorrektur gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
- 1c stellt eine Schaltung zur Fehlerkorrektur gemäß einer weiteren Ausführungsform dar.
- 1d stellt eine Schaltung zur Fehlerkorrektur gemäß einer weiteren Ausführungsform dar.
- 1e stellt eine Schaltung zur Fehlerkorrektur gemäß einer Ausführungsform dar, die außerdem eine zusätzliche Fehlererkennung bereitstellt.
- 1f zeigt eine Schaltung gemäß einer Ausführungsform, die einen binären Teilspeicher aufweist.
- 1g stellt eine Realisierung für eine zusätzliche Fehlererkennung von Adressfehlern gemäß einer Ausführungsform dar.
- 1h stellt eine Schaltung gemäß einer Ausführungsform dar, wobei Datenbits in Speicherzellen einer Ternärspeicherschaltung gespeichert werden.
- 1i stellt eine Ternärspeicherschaltung gemäß einer Ausführungsform dar.
- 1j stellt eine Ternärspeicherschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
- 1k stellt eine Ternärspeicherschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform dar.
- 2 stellt eine Realisierung eines Codierers gemäß einer Ausführungsform dar.
- 3a-3c zeigen Realisierungen von Unterschaltkreisen für die Transformation von binären Eingabewerten in ternäre Zustandswerte gemäß einer Ausführungsform.
- 4 zeigt eine Realisierung eines Unterschaltkreises für die Transformation von ternären Zustandswerten in binäre Hilfslesewerte gemäß einer Ausführungsform.
- 5a stellt eine Realisierung eines Codierers gemäß einer Ausführungsform dar.
- 5b zeigt eine Realisierung eines Codierers für einen linearen Fehlerkorrekturcode gemäß einer Ausführungsform.
- 5c stellt eine Realisierung eines Codierers unter Verwendung von Adressbits gemäß einer Ausführungsform dar.
- 5d zeigt eine Realisierung eines Codierers für einen linearen Fehlerkorrekturcode unter Verwendung der Parität von Adressbits gemäß einer Ausführungsform.
- 5e zeigt eine Realisierung eines Codierers für einen linearen Korrekturcode unter Verwendung aller Adressbits gemäß einer Ausführungsform.
- 6a stellt eine Realisierung eines Korrektors gemäß einer Ausführungsform dar.
- 6b zeigt eine Realisierung eines Korrektors unter Verwendung von Adressbits gemäß einer Ausführungsform.
- 7a zeigt eine Realisierung der Transformation der binären Hilfslesewerte in binäre Ausgabewerte gemäß einer Ausführungsform.
- 7b zeigt eine weitere Realisierung einer Transformation der binären Hilfslesewerte in binäre Ausgabewerte gemäß einer Ausführungsform.
- 7c ist eine weitere Realisierung einer Transformation der binären Hilfslesewerte in binäre Ausgabewerte gemäß einer Ausführungsform.
- 8 stellt ein Funktionsblockdiagramm zum Erläutern eines Unterschaltkreises gemäß einer Ausführungsform dar.
- 9a ist ein Beispiel eines Unterschaltkreises zum Ausbilden binärer Hilfsschreibwerte und ternärer Zustandswerte gemäß einer Ausführungsform.
- 9b stellt eine Realisierung eines Unterschaltkreises für die Transformation binärer Eingabewerte in ternäre Zustandswerte gemäß einer Ausführungsform dar.
- 10 zeigt eine Realisierung eines erfindungsgemäßen Schaltkreises gemäß einer Ausführungsform, der 8 binäre Datenbits für das Ausbilden ternärer Zustandswerte und für die Realisierung eines Codierers unter Verwendung von Hilfsschreibwerten aufweist.
- 11 ist ein Beispiel eines Decoderschaltkreises eines linearen Codes, der dem Stand der Technik entspricht.
- 12 ist ein Beispiel eines Fehlererkennungsschaltkreises, der dem Stand der Technik entspricht.
- 13 ist ein Beispiel einer üblichen Realisierung eines Fehlererkennungsschaltkreises und eines Korrektors, die dem Stand der Technik entspricht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1a stellt eine Schaltung gemäß einer Ausführungsform dar.
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Die Schaltung weist einen Speicher Sp 13 auf, der mehrere Speicherzellen hat, wobei eine oder mehrere von den mehreren Speicherzellen des Speichers jeweils geeignet sind, einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen.
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Somit ist mindestens eine der Speicherzellen des Speichers geeignet, einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Zum Beispiel ist eine ternäre Speicherzelle geeignet, einen von genau drei verschiedenen Zuständen anzunehmen (z.B. kann der Zustand genau einen der Werte 0, 1 oder 2 darstellen). Anstelle einer ternären Speicherzelle kann der Speicher mindestens eine mehrwertige Speicherzelle aufweisen, wobei eine derartige mehrwertige Speicherzelle geeignet sein kann, einen von vier oder mehr verschiedenen Zuständen anzunehmen (z.B. kann der Zustand genau einen der Werte 0, 1, 2 oder 3 darstellen). Der Speicher weist mindestens eine Speicherzelle auf, die geeignet ist, einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen (z.B. eine ternäre Speicherzelle oder eine mehrwertige Speicherzelle, die einen von mehr als drei verschiedenen Zuständen annehmen kann). Der Speicher kann jedoch auch Speicherzellen aufweisen, die geeignet sind, einen von nur zwei verschiedenen Zuständen anzunehmen, z.B. kann der Speicher auch eine oder mehrere binäre Speicherzellen aufweisen. Jedoch ist mindestens eine der Speicherzellen des Speichers geeignet, mindestens einen von drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. In einigen der Ausführungsformen können jedoch alle Speicherzellen des Speichers einen von mindestens drei verschiedenen Zuständen annehmen.
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Die Schaltung von 1a weist einen ersten Unterschaltkreis BT 11 auf, der ausgelegt ist, basierend auf einer Folge von binären Werten x1, ..., xn mehrere Ausgabewerte z1, ...,zM zu erzeugen, wobei jeder von den mehreren Ausgabewerten z1, ...,zM einen von mindestens drei verschiedenen Basiswerten (z.B. einen Wert von den Basiswerten 0, 1, 2) aufweist, wobei der erste Unterschaltkreis BT 11 ausgelegt ist, jeden der Ausgabewerte z1, ..., zM in einer anderen von der einen oder den mehreren Speicherzellen zu speichern, die jeweils geeignet sind, einen von den mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen. Jeder von den Ausgabewerten, die in dem Speicher 13 gespeichert sind, kann als ein Zustandswert der entsprechenden Speicherzellen angesehen werden. Dadurch stellen die mehreren Ausgabewerte, die im Speicher gespeichert sind, mehrere Zustandswerte dar.
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Außerdem weist die Schaltung einen zweiten Unterschaltkreis
LH 16 auf, der ausgelegt ist, einen oder mehrere der Zustandswerte
aus mindestens einer der Speicherzellen zu lesen, wobei die Speicherzellen geeignet sind, einen von den mindestens drei verschiedenen Zuständen anzunehmen, wobei jeder von dem einen oder den mehreren Zustandswerten
einen von den mindestens drei verschiedenen Basiswerten (z.B. einen der Werte 0, 1, 2) aufweist, wobei der zweite Unterschaltkreis
LH 16 außerdem ausgelegt ist, binäre Hilfslesewerte
auf der Basis des einen oder der mehreren Zustandswerte
zu bestimmen.
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Darüber hinaus weist die Schaltung einen Codierer Cod
12 auf, der ausgelegt ist, ein oder mehrere binäre Prüfbits c
1,...,c
l basierend auf mindestens einigen Werten der Folge von binären Werten zu erzeugen, wobei ein Fehlerkorrekturcode mehrere Codewörter aufweist und wobei der Codierer Cod
12 ausgelegt ist, das eine oder die mehreren binären Prüfbits c
1,...,c
l so zu erzeugen, dass die binären Hilfslesewerte
und das eine oder die mehreren binären Prüfbits c
1,...,c
l zusammen eines der Codewörter des Fehlerkorrekturcodes bilden, wenn die binären Hilfslesewerte
und das eine oder die mehreren binären Prüfbits c
1,...,c
l fehlerfrei sind.
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Der Codierer 12 ist ausgelegt, jedes von dem erzeugten einen oder mehreren Prüfbits in einer oder mehreren der Speicherzellen des Speichers 13 derart zu speichern, dass jedes von dem einen oder den mehreren Prüfbits in einer anderen von den Speicherzellen des Speichers gespeichert wird, wobei jede der Speicherzellen, in der ein Prüfbit gespeichert ist, geeignet ist, einen von mindestens zwei verschiedenen Zuständen anzunehmen.
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Basiswerte können zum Beispiel alle die Werte, z.B. alle die Zahlen, einer Menge von Werten sein, die zum Beispiel ein Ausgabewert oder ein Zustandswert annehmen kann. Zum Beispiel können Basiswerte alle die Zahlen sein, die ein Wert, z.B. ein Ausgabewert, ein Zustandswert oder ein Wert einer Folge, annehmen kann.
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Wenn ein Ausgabewert zum Beispiel ein ternärer Wert ist, dann kann der Ausgabewert einen von drei Werten annehmen. Der Ausgabewert kann zum Beispiel einen Wert der Wertemenge {0, 1, 2} annehmen. Dann sind 0, 1 und 2 die drei verschiedenen Basiswerte.
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Wenn zum Beispiel ein Wert einer Folge von binären Werten zu bestimmen ist, dann kann ein Wert der Folge zum Beispiel einen Wert der Menge von zwei Zahlen, z.B. der Menge {0, 1}, annehmen. Dann kann der Wert einen von zwei verschiedenen Basiswerten annehmen, und die zwei verschiedenen Basiswerte sind 0 und 1.
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In einer Ausführungsform kann die eine oder können die mehreren von den mehreren Speicherzellen des Speichers, die zur Annahme eines von mindestens drei verschiedenen Zuständen geeignet sind, ternäre Speicherzellen sein. In einer derartigen Ausführungsform kann der erste Unterschaltkreis BT 11 ausgelegt sein, die mehreren Ausgabewerte derart zu erzeugen, dass jeder von den mehreren Ausgabewerten einen von genau drei verschiedenen Basiswerten aufweist, wobei der erste Unterschaltkreis ausgelegt ist, jeden der Ausgabewerte in einer anderen von den ternären Speicherzellen zu speichern. Darüber hinaus kann der zweite Unterschaltkreis LH 16 ausgelegt sein, den einen oder die mehreren Zustandswerte aus mindestens einer der ternären Speicherzellen zu lesen, wobei jeder von dem einen oder den mehreren Zustandswerten einen von genau drei verschiedenen Basiswerten aufweist und wobei der zweite Unterschaltkreis LH 16 außerdem ausgelegt ist, binäre Hilfslesewerte auf Basis des einen oder der mehreren Zustandswerte zu bestimmen.
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1b stellt eine Schaltung gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Im Vergleich mit der Ausführungsform von 1a weist die Schaltung der Ausführungsform von 1b außerdem einen Korrektor Cor 17 und einen Kombinationsschaltkreis Vkn 18 auf.
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Der zweite Unterschaltkreis
LH 16 ist ausgelegt, die binären Hilfslesewerte
in den Korrektor
Cor 17 und in den Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 einzugeben.
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Der Korrektor
Cor 17 ist ausgelegt, das eine oder die mehreren Prüfbits
aus einer oder mehreren der Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l des Speichers zu lesen, wobei der Korrektor
Cor 17 ausgelegt ist, die Fehlerkorrekturbits e
1, ..., e
k auf Basis der binären Hilfslesewerte und des einen oder der mehreren Prüfbits zu erzeugen. Der Korrektor
Cor 17 ist ausgelegt, die Fehlerkorrekturbits e
1, ..., e
k in den Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 einzugeben.
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Der Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 ist ausgelegt, die Fehlerkorrektur an den binären Hilfslesewerten
auf Basis der Fehlerkorrekturbits e
1, ..., e
k auszuführen, um fehlerfreie binäre Hilfslesewerte y
cor zu erhalten.
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In einer Ausführungsform ist der Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 ausgelegt, die Fehlerkorrektur derart auszuführen, dass die fehlerfreien binären Hilfslesewerte y
cor und das eine oder die mehreren Prüfbits
eines der Codewörter des Fehlerkorrekturcodes bilden.
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1c stellt eine Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform dar. Im Vergleich mit der Ausführungsform von 1b weist die Schaltung der Ausführungsform von 1c ferner einen dritten Unterschaltkreis BB 19 auf. Der dritte Unterschaltkreis BB 19 ist ausgelegt, die fehlerfreien binären Hilfslesewerte ycor in n fehlerkorrigierte binäre Datenbits xcor zu transformieren.
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1d stellt eine Schaltung Cir1 gemäß einer weiteren Ausführungsform dar. Die Schaltung Cir1 kann die folgenden Unterschaltkreise aufweisen:
- 1. Es kann ein Unterschaltkreis BT 11 für die Transformation einer Folge von n binären Eingabewerten oder Datenbits x = x1,...,xn in eine Folge von M Ausgabewerten z = z1,..., zm, zm+1, ..., zM,
vorhanden sein, wobei 2 ≤ m ≤ M und M < n, n ≥ 3 ist. Hierbei kann jeder der Ausgabewerte z1,...,zm, in Abhängigkeit von den binären Werten x1,...,xn drei verschiedene Werte annehmen. In Abhängigkeit von den binären Werten x1,..., xn, kann jeder der Ausgabewerte zm+1,..., zM höchstens zwei verschiedene Werte annehmen. Der Unterschaltkreis BT 11 ist so ausgelegt, dass unterschiedliche Folgen von n binären Eingabewerten in unterschiedliche Folgen von M binären Ausgabewerten transformiert werden.
- 2. Es kann ein Codierer Cod 12 mit n binären Eingängen und l binären Ausgängen zur Bestimmung von l binären Prüfbits c1,...,cl vorhanden sein mit
wobei an den n binären Eingängen die binären Eingabewerte x1,...,xn, eingegeben und an den binären Ausgängen die entsprechenden Prüfbits c1,...,cl ausgegeben werden.
- 3. Zum Speichern der Werte z1,... zm, Zm,+1, ..., zM, und c1,...,cl kann ein Speicher Sp 13 vorhanden sein, wobei jede der Speicherzellen zum Speichern der Werte z1,...zm drei verschiedene Werte als Zustände annehmen kann und wobei jede der Speicherzellen zum Speichern der Werte zm+1,..., zM, c1,...,cl mindestens zwei verschiedene Werte als Zustände annehmen kann. Die Speicherzellen, die zum Speichern der Prüfbits c1,...,cl dienen, werden durch Spc1,..., Spcl gekennzeichnet. In 1d ist der Fall dargestellt, dass die Speicherzellen Spc1,..., Spcl drei unterschiedliche Zustände annehmen können.
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Beim Schreiben ist für j = 1,..,l der j-te Ausgang des Codierers
12, der das Prüfbit
cj überträgt, über einen Unterschaltkreis
btj 14j mit einem binären Eingang und einem ternären Ausgang für die Transformation des binären Werts
cj in einen ternären Wert
den Dateneingang der Speicherzelle
Spcj angeschlossen. Hierbei kann der Unterschaltkreis
btj 14j zum Beispiel einen minimalen binären Wert, der als
0bin bezeichnet wird, in einen minimalen ternären Wert transformieren, der als
0ter bezeichnet wird, und er kann einen maximalen binären Wert, der als
1bin bezeichnet wird, in einen maximalen ternären Wert transformieren, der als
2ter bezeichnet wird. Der Unterschaltkreis
btj 14j kann zum Beispiel auch einen minimalen binären Wert, der als
0bin bezeichnet wird, in einen maximalen ternären Wert, der als
2ter bezeichnet wird, und einen maximalen binären Wert, der als
1bin bezeichnet wird, in einen minimalen ternären Wert, der als
0ter bezeichnet wird, transformieren.
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Einer Ausführungsform entsprechend wird der binäre Wert
cj , j = 1,...,l der Prüfbits jeweils als ein transformierter Wert
in einer separaten Speicherzelle
Spcj des Speichers
Sp 13 gespeichert, während die individuellen Datenbits x
1,...,x
n im Allgemeinen nicht in einer separaten Speicherzelle des ternären Speichers gespeichert werden.
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Dadurch wird die Folge der n Datenbits x1,...,xn durch den Unterschaltkreis BT in M Werte z1,...zm, zm,+1,...,zM mit M <n transformiert, wobei z1,...zm ternäre Werte sind, die jeweils in einer ternären Speicherzelle gespeichert werden. Hierbei werden zum Beispiel drei binäre Werte xi1, xi2, xi3 der Datenbits durch den Unterschaltkreis BT11 in zwei ternäre Werte zi1, zi2 transformiert, sodass dann die Informationen der drei Datenbits in zwei ternären Speicherzellen gespeichert werden können, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
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4. Es kann ein Unterschaltkreis
LH 16 vorhanden sein, um die möglicherweise fehlerhaften Zustandswerte
die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen wurden, in
k binäre Hilfslesewerte
zu transformieren, wobei der Unterschaltkreis
LH 16 so ausgelegt ist, dass unterschiedliche Folgen von
M Zustandswerten, die aus dem Speicher gelesen wurden, unterschiedlichen Folgen von
k binären Hilfslesewerten zugeordnet werden, wobei jeder ternären Zustandskomponente
mindestens zwei binäre Hilfslesewerte zugeordnet werden und wobei jeder binären Zustandskomponente
mindestens ein binärer Hilfslesewert zugeordnet wird und wobei k > M ist.
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Wie bereits angegeben wurde, werden einem ternären Wert
mindestens zwei binäre Hilfslesewerte zugeordnet.
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Wird zum Beispiel der 3-wertigen Zustandskomponente zi ein Paar yi1, yi2 von Hilfslesewerten zugeordnet, dann nimmt dieses Paar von binären Hilfslesewerten nur drei von vier grundsätzlich möglichen binären Werten an.
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Der Codierer
12 ist so ausgeführt, dass er Prüfbits c
1,...,c
l so bestimmt, dass c
1,...,c
l
das Codewort eines Fehlerkorrekturcodes
C ist, wenn kein Fehler aufgetreten ist. Wie dargelegt wurde, nehmen die Paare von Hilfslesewerten
jeweils nur drei verschiedene Werte von den vier jeweils grundsätzlich möglichen binären Werten an, sodass jedes dieser Paare einem Speicherzustand einer ternären Speicherzelle zugeordnet werden kann.
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Im Gegensatz dazu können die Paare von Prüfbits, zum Beispiel [c1, c2], [c3, c4],..., in Abhängigkeit von dem Wert der Datenbits eine beliebige von den möglichen vier verschiedenen Wertekombinationen annehmen, wie ersichtlich wird, wenn konkrete Codes, wie z.B. lineare Codes, betrachtet werden, und wie nachfolgend für eine Ausführungsform erläutert wird. Die Prüfbits sind hier so festgelegt, dass sie eine XOR-Kombination der entsprechenden Bits der Hilfslesewerte entsprechend dem verwendeten Code C sind.
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Wie oben angegeben wurde, werden die Prüfbits der Hilfslesewerte, die durch den Codierer erzeugt wurden, gemäß einer Ausführungsform jeweils in einer separaten Speicherzelle gespeichert, während zum Beispiel Tripel von Datenbits in zwei ternären Speicherzellen gespeichert werden können, sodass ein Fehler in einer Speicherzelle, die ein Prüfbit speichert, nur ein einziges Prüfbit beeinträchtigen kann. Da die Anzahl der Prüfbits oftmals gering im Vergleich zu den Datenbits oder zur Anzahl der Hilfslesewerte ist, ist auch der erforderliche Aufwand zum Speichern eines jeden der Prüfbits in einer separaten Speicherzelle gering.
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5. Es kann ein Korrektor
Cor 17 mit l ersten binären Eingängen und
k zweiten binären Eingängen und
k binären Ausgängen vorhanden sein, der so ausgelegt ist, dass der Korrektor
Cor 17 in Abhängigkeit von den möglicherweise fehlerhaften binären Prüfbits
die an seinen ersten Eingängen eingegeben wurden, und in Abhängigkeit von seinen möglicherweise fehlerhaften binären Hilfslesewerten
die an seinen
k binären Eingängen eingegeben wurden, an seinen
k binären Ausgängen einen Korrekturvektor mit
k Komponenten e = e
1,...e
k ausgibt, um die Bits
der Hilfslesewerte zu korrigieren. Dann werden die Korrekturbits e
1, ..., e
k hier als ein Korrekturfehler e = e
1, ..., e
k beschrieben.
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Beim Lesen aus dem Speicher
Sp 13 wird der Datenausgang der Speicherzelle
Spcj für j = 1,...,1 an den Eingang eines Unterschaltkreises
tbj 15j angeschlossen, dessen Ausgang an den j-ten Eingang der l ersten Eingänge des Korrektors
Cor 17 angeschlossen ist. Der Unterschaltkreis
tbj 15j transformiert den möglicherweise fehlerhaften ternären Wert
der durch die Speicherzelle
Spcj ausgegeben wurde, in den binären Wert
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6. Es kann ein Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 mit 2·k binären Eingängen und
k binären Ausgängen vorhanden sein, der bei der Eingabe von
an seinen ersten
k Eingängen und von e
1, ..., e
k an seinen zweiten
k Eingängen die korrigierten Hilfslesewerte
an seinem k-Bit-Ausgang ausgibt, wobei op
1,... ,op
k jeweils eindeutig umkehrbare binäre Operationen sind.
-
Hierbei sind der Korrektor
Cor 17 und der Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 so ausgeführt, dass
-
Anwendung findet, wenn ein Fehler vorliegt, der durch den Code
C korrigiert werden kann. Die Bits y
1,...,y
k werden hier durch die anschließenden Transformationen der Datenbits x
1,...,x
n durch die Unterschaltkreise
BT 11 und
LH 16 zu
bestimmt.
-
7. Es kann ein Unterschaltkreis
BB 19 vorhanden sein, um die
k bit-korrigierten binären Hilfslesewerte
in die korrigierten binären Ausgabewerte
zu transformieren, wobei
gilt, wenn ein Fehler vorliegt, der durch den Code
C korrigiert werden kann.
-
Die Unterschaltkreise
BT 11,
LH 16 und
BB 19 sind so ausgelegt, dass
gilt, sodass die anschließenden Transformationen der Datenbits x
1,...,x
n durch die Unterschaltkreise
BT 11,
LH 16 und
BB 19 die Datenbits wiederherstellen.
-
Ist kein Fehler aufgetreten, dann wird an den
k Ausgängen des Korrektors
Cor 17 ein Nullkorrektur-Vektor
mit
ausgegeben.
-
Die nachfolgenden Beispiele stellen Ausführungsformen mit geringfügigen Abänderungen bereit:
- Der Codierer Cod 12 kann so abgewandelt werden, dass er die Prüfbits c1,...,cl so bestimmt, dass
und
mit
ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes C mit k Datenbits und l Prüfbits bilden.
-
Hierbei ist
und
und dementsprechend
und
sodass die Komponenten der Hilfslesewerte und die Prüfbits entweder invertiert oder nicht invertiert bereitgestellt werden können.
-
Der Korrektor
Cor 17 kann zum Beispiel durch Inverter, die an die einzelnen Ausgänge desselben angeschlossen sind, so abgewandelt werden, dass er den Korrekturvektor in der Form
bereitstellt.
-
Wenn alle Bits des Korrekturvektors nicht invertiert bereitgestellt werden und wenn auch alle Hilfslesewerte nicht invertiert bereitgestellt werden, dann können die Operationen opi so gewählt werden, dass sie eine XOR-Operation ⊕ sind. Wenn alle Bits des Korrekturvektors invertiert bereitgestellt werden und wenn alle Hilfslesewerte nicht invertiert bereitgestellt werden, dann können die Operationen opi so gewählt werden, dass sie eine XNOR-Operation sind.
-
In einer Ausführungsform kann es ferner möglich sein, die Ordnung der verschiedenen Bits zu vertauschen.
-
Um die Beschreibung so einfach verständlich wie möglich zu machen, werden im Weiteren die Prüfbits, die Bits des Korrekturvektors und die Bits der Hilfslesewerte als nicht invertiert angesehen. In anderen Ausführungsformen können Bits des Korrekturvektors und/oder die Bits der Hilfslesewerte invertiert sein.
-
Wenn der Fehlerkorrekturcode
C ein linearer Code ist, der durch eine (
k, k+l)-Generatormatrix oder eine G-Matrix
G = (l
k, P
k,l) gekennzeichnet werden kann, dann gilt das Folgende:
wobei
lk die k-dimensionale binäre Einheitsmatrix und
Pk,l eine binäre (
k, l)-Matrix ist, die als die Paritätsmatrix des Codes
C bezeichnet wird. In diesem Fall ergeben sich die Prüfbits c
1,...,c
l auch durch Multiplikation der fehlerfreien Hilfslesewerte y
1,...,y
k, die aus den Datenwerten x
1,...,x
n, bestimmt wurden, mit der Paritätsmatrix
P. Wie in
2 dargestellt ist, weist der Codierer Cod
12 dann einen linearen Schaltkreis Lin
21 nachgeordnet zu dem Unterschaltkreis
LH 22 und dem Unterschaltkreis
BT 23 auf. Der Unterschaltkreis
LH 22 ist gleich dem Unterschaltkreis
LH 16 von
1d, und der Unterschaltkreis
BT 23 ist gleich dem Unterschaltkreis
BB 11 von
1d. Der Unterschaltkreis Lin
21 führt die Multiplikation der fehlerfreien Hilfslesewerte y
1,...,y
k = LH[BT(x
1,...,x
n)] mit der Paritätsmatrix
P aus.
-
Ein Fachmann kann die Reihenschaltung der Schaltkreise von LH und BT zusammen optimieren.
-
Der Korrektor
Cor 17 ist so ausgelegt, dass im Falle eines Fehlers, der durch den Code
C in den Hilfslesewerten
und den Prüfbits korrigiert werden kann,
durch die Korrekturbits e
1,... ,e
k der Hilfslesewerte
für den betrachteten Fehlerkorrekturcode
C bestimmt wird, wobei
möglicherweise fehlerhafte Hilfslesewerte sind, die durch den Schaltkreis
LH 16 bestimmt wurden, der möglicherweise fehlerhafte Zustandswerte
aus dem Speicher
13 liest. Die Bits
sind die Prüfbits, die nach dem Lesen aus dem Speicher
13 möglicherweise fehlerhaft sind.
-
Nun soll die Funktionsweise der Schaltung von 1d beschrieben werden. Die Folge x1,...,xn von binären Daten, die zu speichern ist, wird sowohl dem n-Bit-Eingang des Unterschaltkreises BT 11 als auch dem n-Bit-Eingang des Codierers Cod 12 zugeführt. Der Unterschaltkreis BT 11 gibt an seinen M Ausgängen die Werte z1,...,zm aus, die im Speicher Sp 13 zu speichern sind. Hierbei sind die Werte z1,....zm jeweils Analogwerte, die in Abhängigkeit von ihrer Zuordnung zu einem von drei verschiedenen, sich nicht überlappenden Intervallen als drei verschiedene Werte, z.B. als ternäre Werte, interpretiert werden.
-
Um hervorzuheben, dass diese Werte ternäre oder binäre Werte sind, werden ternäre Werte als ter1 , ter2 , ter3 oder als 0ter , 1ter , 2ter gekennzeichnet, während binäre Werte als 0bin und 1bin gekennzeichnet werden. Werden ternäre Werte oder Zustände in unterschiedliche Speicherzellen A und B geschrieben oder aus ihnen gelesen, dann werden sie auch als A0, A1, A2 oder B0, B1, B2 gekennzeichnet, damit sie besser unterschieden werden können.
-
Hierbei werden die ternären Werte 0ter , 1ter , 2ter so gekennzeichnet, dass die Analogwerte, die 0ter und 1ter entsprechen, zu Intervallen gehören, die aneinander angrenzen, ebenso wie die Analogwerte, die 1ter und 2ter entsprechen, auch zu aneinander angrenzenden oder benachbarten Intervallen gehören. Insofern sind die ternären Werte 0ter und 1ter wie auch die ternären Werte 1ter und 2ter benachbarte Werte. Die ternären Werte 0ter und 2ter sind nicht benachbart.
-
Die ternären Werte z1,...zm werden in Speicherzellen des Speichers Sp 13 mit ternären Zuständen gespeichert.
-
Die Ausgabewerte z1+1,...,zM des Unterschaltkreises BT 11 sind solche Ausgabewerte, die nur jeweils höchstens zwei verschiedene Werte annehmen. Es ist hierbei möglich, dass zj für j ∈ {m + 1,..., M} zwei von den drei grundsätzlich möglichen drei ternären Werten annimmt, zum Beispiel die ternären Werte 0ter und 2ter, oder auch zwei binäre Werte 0 und 1.
-
Wenn zj die binären Werte 0, 1 annimmt, dann kann zj in einer binären Speicherzelle des Speichers Sp 13 gespeichert werden. zj kann auch in einer ternären Speicherzelle des Speichers Sp 13 gespeichert werden. Dann werden nur zwei verschiedene ternäre Werte in die entsprechende ternäre Speicherzelle geschrieben. Auf einem möglichen Fehler beruhend kann von der betrachteten Speicherzelle im Prinzip auch der dritte Speicherzustand angenommen werden.
-
Die Speicherzellen zum Speichern der Werte z1,...,zm sind somit Speicherzellen, deren Zustände ternäre Werte annehmen können, und die Speicherzellen zum Speichern der Werte zm+1,...,zM sind Speicherzellen, deren Zustände mindestens zwei verschiedene Werte annehmen können.
-
Der Codierer Cod 12 gibt an seinem l Bit breiten Ausgang l binäre Prüfbits c1,...,cl aus, die auch im Speicher Sp 13 in Speicherzellen gespeichert werden können, die mindestens zwei verschiedene Zustände annehmen können.
-
In Abhängigkeit von der Ausführung können binäre Speicherzellen oder ternäre Speicherzellen verwendet werden, deren Zustand beim Schreiben nur zwei verschiedene Werte annimmt.
-
In 1d ist der Fall dargestellt, dass die Prüfbits c1,...cl, die durch den Codierer 12 ausgegeben wurden, in ternären Speicherzellen gespeichert werden.
-
Für j = 1,...,l wird der j-te Ausgang des Codierers Cod
12, der die binären Werte
cj überträgt, dem Eingang eines Unterschaltkreises
btj 14j zugeführt, der an seinen Ausgängen einen entsprechenden ternären Wert
ausgibt, der beim Schreiben in der ternären Speicherzelle
Spcj gespeichert wird. Wenn kein Fehler vorliegt, dann können nur zwei der möglichen drei ternären Werte als Zustände der Speicherzelle
Spcj auftreten. Infolge eines Fehlers kann auch der dritte mögliche dritte ternäre Wert als ein Zustand gespeichert werden.
-
Beim Lesen werden aus dem Speicher
Sp 13 die möglicherweise fehlerhaften Werte
und die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
gelesen, die sich von den entsprechenden korrekten Werten aufgrund von Fehlern unterscheiden können, die zum Beispiel während des Speicherns aufgetreten sein können.
-
Für j = 1,...,1 wird der Ausgang der Speicherzelle
Spcj , der beim Lesen das Signal
überträgt, an den Eingang des Unterschaltkreises
tbj 15j angeschlossen, der das ternäre Signal
in das binäre Signal
transformiert.
-
Wenn kein Fehler aufgetreten ist, dann wird das Prüfbit cj durch den Codierer am Ausgang des Unterschaltkreises tbj 15j bereitgestellt, der an den j-ten Eingang von den ersten l Eingängen des Korrektors Cor 17 angeschlossen ist.
-
Die Werte
die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen wurden, werden durch den Unterschaltkreis
LH 16 in
k binäre Hilfslesewerte
transformiert.
-
Die binären Hilfslesewerte
werden in die zweiten
k binären Eingänge des Korrektors
Cor 17 eingegeben.
-
Der Korrektor
Cor 17 gibt an seinen
k binären Ausgängen die Korrekturwerte e = e
1,... ,e
k für die Hilfslesewerte
aus, die in der Kombinationsschaltung
Vkn 18 in die korrigierten Hilfslesewerte
korrigiert werden und die in den Unterschaltkreis
BB 19 eingegeben werden.
-
Der Unterschaltkreis
BB 19 transformiert die korrigierten Hilfslesewerte
in die korrigierten Ausgabewerte
-
Liegt kein Fehler vor, dann gilt das Folgende:
und
und die Ausgabe der gespeicherten Folge x ist fehlerfrei.
-
Wenn in den Daten, die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen wurden, Fehler auftreten, dann ist die Ausgabe der gespeicherten Folge
xcor fehlerfrei, wenn die Fehler in den Prüfbits
und die Fehler, die durch die Fehler in den Ausgabewerten
in den binären Hilfslesewerten
verursacht wurden, durch den Code
C korrigierbar sind und wenn die Fehler korrigiert sind.
-
Die Korrektur wird durch den Korrektor
Cor 17 ausgeführt, der einen k-stelligen Korrekturwert e = e
1,...,e
k bildet, der von den Prüfbits
die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen wurden, und den Hilfslesewerten
abhängt, wobei der Korrektor
Cor 17 die Korrekturwerte e
1,...,e
k bildet, die im Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 komponentenweise mit
kombiniert werden, wobei die Hilfslesewerte
durch den Unterschaltkreis
BB 19 in die n-stellige binäre Ausgabefolge
transformiert werden.
-
Treten Speicherfehler auf, dann können sich die ternären Zustände der Speicherzellen verändern. Wie oben beschrieben wurde, wird die Korrektur von möglichen Speicherfehlern des ternären Speichers
Sp 13 ausgeführt, indem die binären Hilfslesewerte
unter Verwendung binärer Prüfbits
korrigiert werden. Die binären Hilfslesewerte werden aus dem ternären Speicher mit möglicherweise fehlerhaften ternären Zustandswerten
gelesen. Ausführungsformen entsprechend werden die zugehörigen binären Prüfbits für die Hilfslesewerte durch den Codierer Cod
12 direkt als binäre Prüfbits c
1,...,c
l aus der binären Eingabefolge x
1,...,x
n gebildet.
-
Ausführungsformen entsprechend werden sie in einer separaten Speicherzelle als ternäre Werte
gespeichert und aus den Speicherzellen Spc
1,...,Spc
l als möglicherweise fehlerhafte ternäre Werte
gelesen und durch die Unterschaltkreise
tb1 ,...,tb
l in möglicherweise fehlerhafte Prüfbits
transformiert.
-
Es sollte hier wieder angemerkt werden, dass ein Paar von binären Hilfslesewerten, das einem ternären Speicherzustand zugeordnet ist, nur drei verschiedene binäre Werte annimmt und somit als Information aus einer einzigen ternären Speicherzelle gelesen werden kann. Ein Paar von binären Prüfbits nimmt jedoch im Allgemeinen vier verschiedene Werte an, sodass die binären Prüfbits entsprechend den Ausführungsformen jeweils in einer separaten Speicherzelle (ternär oder binär) gespeichert werden.
-
Somit ist es für die Fehlerkorrektur in einem Dreiwertspeicher möglich, binäre Fehlerkorrekturcodes, wie z.B. Hamming-Codes, binäre Hsiao-Codes, binäre BCH-Codes, als Fehlerkorrekturcodes in ternären Speichern sinnvoll zu verwenden.
-
Ein Fachmann wird verstehen, dass äquivalente Umformungen, wie zum Beispiel das Invertieren von Bits in der Schaltung
Cir1 , das Wesen der Ausführungsformen nicht verändern. So ist es zum Beispiel möglich, dass der Korrektor Corr
17 teilweise invertierte Komponenten ausgibt, statt die Komponenten e
1,... ,e
k des Korrekturvektors e für die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
auszugeben, so z.B. anstelle der Komponente e
1, die Komponente
e 1, die dann mit
zu
kombiniert wird. Wenn zum Beispiel die Kombination op
1 ursprünglich als eine XOR-Operation oder -Kombination realisiert wird, dann ist sie durch eine XNOR-Operation zu ersetzen, wenn die Komponente e
1 durch die Komponente
e 1 ersetzt wird.
-
Ebenso ist es zum Beispiel möglich, dass der Codierer Cod 12 teilweise invertierte Prüfbits ausgibt, deren Inversion durch die Ausführung des Korrektors Corr 17 ausgeglichen wird.
-
Abgesehen davon ist es zum Beispiel möglich, die verschiedenen Schaltkreisteile im Verbund zusammen zu optimieren, in der Art der Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache, wie es beim Schaltungsentwurf üblich ist.
-
1e zeigt eine Schaltung gemäß einer Ausführungsform, die eine Schaltung gemäß 1d aufweist, die durch einen Fehlererkennungsschaltkreis Det 120 ergänzt ist. In der Ausführungsform von 1e ist der Kombinationsschaltkreis Vkn 18 von 1d als ein XOR-Schaltkreis 18a realisiert.
-
Die Unterschaltkreise von
1e, die den Unterschaltkreisen in
1d entsprechen, werden mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und wurden oben bereits beschrieben. Der Fehlererkennungsschaltkreis Det
120 weist k+l binäre Eingänge und einen
r Bit breiten binären Ausgang auf, der das Fehlersignal
E überträgt, wobei
r ≥ 1 ist.
k erste Eingänge des Fehlererkennungsschaltkreises sind mit den
k Ausgängen des Unterschaltkreises
LH 16 verbunden, welche die Hilfslesewerte
übertragen. Die weiteren l binären Eingänge sind mit den Ausgängen der Unterschaltkreise
tb1 ,
151..., tb
l, 15l verbunden, die beim Lesen die ausgelesenen Prüfbits
übertragen.
-
Der
r Bit breite Ausgang des Fehlererkennungsschaltkreises Det
120 überträgt ein Fehlersignal
E, wobei der Wert des Fehlersignals
E anzeigt, ob
, ein Codewort des Codes
C (nicht erkennbarer Fehler) oder ob
kein Codewort des Codes
C (erkennbarer Fehler) ist.
-
Wenn zum Beispiel r = 1 ist, dann kann der Fehlererkennungsschaltkreis Det so ausgelegt sein, dass E = 0 anzeigt, dass kein erkennbarer Fehler in den Hilfslesewerten
und den Prüfbits
vorhanden ist, und dass E = 1 anzeigt, dass ein erkennbarer Fehler in diesen Bits vorliegt.
-
Wenn zum Beispiel r = 2 ist, dann kann der Wert E = (1,0) oder E = (0,1) anzeigen, dass kein erkennbarer Fehler aufgetreten ist, und der Wert E = (0,0) oder E = (1,1) kann anzeigen, dass ein erkennbarer Fehler aufgetreten ist.
-
Es ist ferner möglich, den Fehlererkennungsschaltkreis Det so zu gestalten, dass das ausgegebene Fehlersignal E für die verschiedenen Fehlerarten, wie 1-Bit-Fehler, 2-Bit-Fehler, ..., unterschiedlich ist, wie es für einen Fachmann für verschiedene Codes offensichtlich ist und wie nachfolgend für einen konkreten Code beschrieben wird.
-
Der Fehlererkennungsschaltkreis Det 120 und der Korrektor Korr 16 weisen die gleichen Eingabewerte auf, und sie können auch zusammen optimiert werden, wie es beim Schaltungsentwurf üblich ist, und können automatisch durch einen Entwurfscompiler ausgeführt werden, wenn der Entwurf zum Beispiel unter Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache ausgeführt wird.
-
Nun wird das Ausbilden der Hilfslesewerte
durch einen Unterschaltkreis
LH 16 beschrieben.
-
Zum Beispiel kann durch den Unterschaltkreis
LH 16 jeder ternären Komponente
mit i ∈ {1,..., M} ein t
i-Tupel
von binären Werten zugeordnet werden, wobei die Hilfslesewerte
gebildet werden.
-
Hierbei ist 2 ≤ t
i für 1 ≤ i ≤ m und 1 ≤ t
i für m + 1 ≤ i ≤ M. Wenn zum Beispiel t
i = 2 ist, dann kann eine derartige Zuordnung von
zu einem Tupel
von binären Werten einfach durch eine komponentenweise Analog-Digital-Wandlung realisiert werden. Somit kann zum Beispiel ein ternärer Wert einer Komponente
die einen analogen physikalischen Wert darstellt und zu einem bestimmten nichtüberlappenden Intervall gehört, einfach in zwei binäre Werte digitalisiert werden.
-
Für
q = 3 mögliche Werte kann das einfach unter Verwendung eines
q - 1 = 2-Komparators mit Referenzwerten
R1 , R
2 mit R
2 <
R1 ausgeführt werden. Wenn
ist, dann ist
Wenn
dann
wenn
dann
wenn
dann
Auf diese einfache Weise kann einem Wert
ein Tupel von binären Werten zugeordnet werden, die als Hilfslesewerte bezeichnet werden, sodass das Folgende gilt:
-
In diesem Fall ergibt sich eine binäre Codierung der Analogwerte mit der Besonderheit, dass zwei Analogwerten, die sich hinsichtlich des Analogwerts nur geringfügig unterscheiden und die zu benachbarten Intervallen gehören, digitale Tupel zugeordnet werden, die sich in nur einem Bit unterscheiden. Eine derartige Zuordnung von Analogwerten zu Digitalwerten wird üblicherweise von Fachleuten, die sich bei der Digitalisierung von Analogwerten auskennen, so verwendet, dass sich bei einer kleinen Abänderung der Analogwerte der zugeordnete Digitalwert nur um ein Bit verändert, was zum Beispiel in Steinbuch, K., Rupprecht, W. Nachrichtentechnik, Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg/ New York 1967, Seite 339, vorgeschlagen wurde.
-
Eine weitere Zuordnungsmöglichkeit kann zum Beispiel sein, dass einem bestimmten ternären Wert
auch durch eine Analog-Digital-Umwandlung ein Tripel von binären Hilfslesewerten
zugeordnet wird, wobei die verschiedenen Tripel einen 1-von-3-Code bilden.
-
Das kann zum Beispiel auch unter Verwendung zweier Vergleiche mit zwei Referenzwerten R1 , R2 mit R2 < R1 erfolgen.
-
Wenn
ist, dann kann
auf 1,0,0 festgelegt werden. Wenn
R2 ist, dann kann
auf 0,1,0 festgelegt werden, und wenn
ist, dann kann
auf 0,0,1 festgelegt werden. Auf diese einfache Weise wird dann einem ternären Wert
ein Tripel von binären Werten so zugeordnet, dass jedes der Tripel von binären Werten genau eine 1 aufweist und das Folgende gilt:
-
In
1f ist dargestellt, dass der Speicher
Sp 13 einen ternären Speicher Spter
131 von Speicherzellen, die drei verschiedene Werte annehmen können, und einen binären Speicher
Spbin 132 von Speicherzellen aufweist, die zwei verschiedene Werte annehmen können. Die Ausgänge des Codierers Cod
12, welche die binären Prüfbits c = c
1,...,c
l übertragen, sind beim Schreiben direkt mit den Dateneingängen der entsprechenden Speicherzellen des binären Speichers
Spbin verbunden, während beim Lesen die Datenausgänge der Speicherzellen, welche die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
übertragen, direkt mit den entsprechenden Eingängen des Korrektors
Corr 17 verbunden sind.
-
1f stellt dar, dass die Ausgabewerte z1,...,zm, zm+1,...,zM des Unterschaltkreises BT 11 in Speicherzellen des ternären Speichers Speitern 131 gespeichert werden, während die binären Ausgabewerte c1,...,cl des Codierers Cod 12 in Zellen des binären Speichers Speibin 132 gespeichert werden. In einer Ausführungsform sollte das Speichern so realisiert werden, dass die Ausgabewerte z1,...,zm,zm.+1...,zM des Unterschaltkreises BT 11 und die zugehörigen binären Ausgabewerte c1,...,cl des Codierers Cod 12 in dem Speicher Spter 131 und dem Speicher Spbin 132 unter derselben Adresse gespeichert werden.
-
Da die Werte zm+1, ..., zM jeweils nur zwei verschiedene Werte annehmen, können diese Werte in einer anderen Ausführungsform auch in einem binären Speicher Spbin gespeichert werden.
-
Es werden nun mögliche Realisierungen des Unterschaltkreises BT 11 von 1a ausführlicher erläutert.
-
3a zeigt für n = 9 und M = 6 eine mögliche Realisierung des Unterschaltkreises BT 11. An seinen neun binären Eingängen werden die binären Werte x1, x2, ...,x9 eingegeben, und an seinen sechs ternären Ausgängen werden sechs ternäre Werte z1,...,z6 ausgegeben. Die Realisierung ist aufgebaut aus drei Unterschaltkreisen BT1 31, BT2 32 und BT3 33 zum Ausführen von drei Funktionen f1 , f2 und f3 , wobei diese Unterschaltkreise jeweils drei binäre Eingänge und zwei ternäre Ausgänge aufweisen.
-
Der Unterschaltkreis 31 führt die Funktion f1 mit f1 (x1, x2, x3) = z1, z2 aus.
-
Der Unterschaltkreis 32 führt die Funktion f2 mit f2 (x4, x5, x6) = z3, z4 aus.
-
Der Unterschaltkreis 33 führt die Funktion f3 mit f3 (x7, x8, x9) = z5, z6 aus.
-
Da es acht verschiedene binäre Tripel von Werten dreier Variablen und neun Tupel von Werten zweier ternärer Variablen gibt, werden die acht möglichen binären Eingabewerte jeweils durch die Funktionen f1 , f2 und f3 auf jeweils acht verschiedene Paare von verschiedenen ternären Ausgabevariablen abgebildet. Das Abbilden wird so ausgeführt, dass verschiedene Tripel von binären Eingabewerten verschiedenen Tupeln von ternären Ausgabewerten entsprechen. Konkrete Ausführungen werden nachstehend erläutert.
-
3b zeigt eine weitere mögliche Realisierung des Unterschaltkreises BT 11 für n = 11 und M = 8. An seinen elf binären Eingängen werden die binären Werte x1, x2, ...,x11 eingegeben, und an seinen acht ternären Ausgängen werden die acht ternären Werte z1,...,z8 ausgegeben. Die Realisierung ist aufgebaut aus vier Unterschaltkreisen BT1 34, BT2 35, BT3 36 und BT4 37 zum Ausführen von vier Funktionen f1 , f2 , f3 und f4 , wobei diese Unterschaltkreise jeweils drei binäre Eingänge und zwei ternäre Ausgänge aufweisen.
-
Der Unterschaltkreis 34 führt die Funktion f1 mit f1 (x1, x2, x3) = z1, z2 aus.
-
Der Unterschaltkreis 35 führt die Funktion f2 mit f2 (x4, x5, x6) = z3, z4 aus.
-
Der Unterschaltkreis 36 führt die Funktion f3 mit f3 (x7, x8, x9) = z5, z6 aus.
-
Der Unterschaltkreis 37 führt die Funktion f4 mit f4 (x10, x11, 0) = z7, z8 aus.
-
In
3b ist für den Unterschaltkreis
BT4 37, der die Funktion
f4 (x
10, x
11) = z
7, z
8 ausführt und der von den zwei binären Variablen x
10, x
11 abhängt, ein weiterer Eingang eingezeichnet, der den konstanten Wert
0 überträgt. Dadurch soll dargestellt werden, dass der Unterschaltkreis
37 zum Beispiel aus dem Unterschaltkreis
36 zum Ausführen der Funktion
f3 abgeleitet werden kann, indem zum Beispiel der Wert der dritten Eingabevariable zum Beispiel konstant auf 0 gesetzt wird, sodass die folgende Formel gilt:
-
3c zeigt eine weitere mögliche Realisierung des Unterschaltkreises BT 11 für n = 8 und M = 6. An seinen acht binären Eingängen werden die binären Werte x1, x2,...,x8 eingegeben, und an seinen sechs ternären Ausgängen werden die sechs ternären Werte z1,...,z6 ausgegeben. Die Realisierung ist aufgebaut aus vier Unterschaltkreisen BT1 38, BT2 39, BT3 310 und BT4 311 für die Ausführung von zwei Funktionen f und φ, wobei die Funktion f durch die Unterschaltkreise 38 und 39 ausgeführt wird und die Funktion φ durch die Unterschaltkreise 310 und 311 ausgeführt wird. Die Unterschaltkreise 38 und 39 zur Ausführung der Funktion f weisen drei binäre Eingänge und zwei ternäre Ausgänge auf. Die Unterschaltkreise 310 und 311 zur Ausführung der Funktion φ weisen jeweils einen binären Eingang und einen Ausgang auf, der zwei verschiedene Werte annehmen kann.
-
Die Unterschaltkreise
38 und
39 führen die gleiche Funktion f mit f (x
1, x
2, x
3) = z
1, z
2 und f (x
4, x
5, x
5) = z
3, z
3 aus, und die Unterschaltkreise
310 und
311 führen jeweils die Funktion φ mit φ(x
7) = z
5 und φ(x
8) = z
6 aus. Hier gilt das Folgende:
-
Dementsprechend können die Schaltkreise 310 und 311 zur Ausführung der Funktion φ so eingerichtet sein dass zum Beispiel φ(0bin) = 0ter und φ(1bin) = 2ter oder φ(0bin) = 0ter und φ(1bin) = 1tern = 1bin ist. Ist φ(1bin) = 2tern, dann wird der binäre Wert 1bin durch die Unterschaltkreise 310 und 311 für das Ausführen der Funktion φ in den ternären Wert 2ter transformiert, sodass die Werte z5 und z6, die an dem jeweiligen Ausgang des Unterschaltkreises 210 und 211 ausgegeben wurden, in die Speicherzellen des Speichers Sp 13 eingespeichert werden, dessen Zustände ternäre Werte annehmen.
-
Wenn φ(1bin) = 1ter = 1bin ist, dann können die Werte z5 und z6, die am Ausgang der Unterschaltkreise ausgegeben wurden, beide in Speicherzellen des Speichers Sp 13, die ternäre Werte annehmen, wie auch in Speicherzellen, die binäre Werte annehmen, gespeichert werden.
-
Die Hilfslesewerte
werden durch den Unterschaltkreis
LH 16 aus den Zustandswerten
gebildet, die aus dem Speicher
Sp 13 ausgegeben wurden.
-
In 4 ist dargestellt, wie der Unterschaltkreis LH 16 zum Ausbilden der Hilfslesewerte in einer Ausführungsform aus M Unterschaltkreisen LH1 161,..., LHm 16m, LHm+1, 16(m + 1), ..., LHM 16M aufgebaut sein kann.
-
In der Ausführungsform, die durch
4 dargestellt ist, wird ein t
i -Tupel
von binären Werten für i = 1, ...,
M durch den Unterschaltkreis LH
i 16i mit der Komponente
verknüpft, wobei die binären Werte, die die Hilfslesewerte bilden,
sind.
-
Hier ist 2 ≤ ti für 1 ≤ i ≤ m und 1 ≤ ti für m + 1 ≤ i ≤ M.
-
Zuerst wird der Fall betrachtet, dass 1 ≤ i ≤ m ist.
-
Wenn zum Beispiel t
i = 2 oder i = 1, ..., m ist, dann kann eine derartige Zuordnung von
zu einem Tupel
von binären Hilfslesewerten einfach durch eine Analog-Digital-Umwandlung von z
i mithilfe eines Unterschaltkreises LH
i 16i ausgeführt werden. So kann zum Beispiel ein ternärer Wert einer Komponente
die einen analogen physikalischen Wert darstellt und zu einem bestimmten nicht überlappenden Intervall gehört, einfach in zwei binäre Werte digitalisiert werden.
-
Das kann zum Beispiel einfach unter Verwendung zweier Komparatoren erfolgen, die Referenzwerte
R1 ,
R2 mit
R2 <
R1 aufweisen. Ist
dann ist
Ist
dann ist
Ist
dann ist
Ist
dann ist
Dadurch kann ein Tupel von binären Werten mit einem Wert
verknüpft werden, wobei die binären Werte als Hilfslesewerte bezeichnet werden, sodass das Folgende gilt:
-
Es ist auch möglich, die Zuordnung so auszuführen, dass das Folgende gilt:
-
Eine weitere Zuordnungsmöglichkeit kann zum Beispiel sein, dass einem ternären Wert
mithilfe eines Unterschaltkreises LH
i 16i auch durch Analog-Digital-Umwandlung ein Tripel oder binärer Wert
zugeordnet wird, wobei die verschiedenen Tripel zum Beispiel einen 1-von-3-Code bilden.
-
Das kann zum Beispiel auch unter Verwendung zweier Komparatoren mit zwei Referenzwerten
R1 ,
R2 mit R
2 < R
1 ausgeführt werden, wie bereits beschrieben wurde, sodass das Folgende gilt:
-
Es ist auch möglich, einem ternären Wert z
i ein Tripel von binären Werten so zuzuordnen, dass jedes Tripel von binären Werten genau eine 0 enthält und zum Beispiel das Folgende gilt:
-
Es ist auch möglich, dass für 1 ≤ i ≤ m alle Unterschaltkreise LH1 161, ..., LHm 16m gleich sind.
-
Nun wird der Fall betrachtet, dass m + 1 ≤ j ≤ M ist.
wird in den Unterschaltkreis
LHj eingegeben, wobei
beim Einschreiben nur zwei verschiedene Werte annimmt und somit im fehlerfreien Fall beim Auslesen
ist.
-
Unterschiede ergeben sich in Abhängigkeit davon, ob zj in einer ternären Speicherzelle oder in einer binären Speicherzelle gespeichert ist.
-
Zuerst wird der Fall betrachtet,
in einer ternären Speicherzelle mit drei möglichen Zustandswerten gespeichert ist. Obwohl der Wert z
j, der eingeschrieben wurde, nur zwei verschiedene Werte annehmen kann, kann in diesem Fall der ausgelesene Wert
infolge eines Speicherfehlers drei verschiedene Werte annehmen.
-
Wenn die binären Werte 0bin und 1bin durch den Unterschaltkreis BT3 310 oder BT4 311 in 3c als 0ter bzw. 2ter codiert wurden, dann kann der entsprechende Unterschaltkreis LHj zum Beispiel die Abbildung Lj(0ter) = 0bin, LHj (1ter) = 1bin und LHj (2ter) = 1bin ausführen. Eine derartige Ausführung hat den Vorteil, dass ein Speicherfehler, der den ternären Wert 2ter in 1ter verfälscht, toleriert wird, da er keinen Einfluss auf die Ausgabe des Schaltkreises Lj hat.
-
Der Unterschaltkreis
Lj kann zum Beispiel unter Verwendung eines Komparators realisiert sein, der den Wert z
j mit einem Referenzwert
R1 vergleicht, sodass das Folgende gilt:
-
Wird hingegen z
j in einem Binärspeicher gespeichert, dann kann der Zustand der Speicherzelle nur zwei verschiedene Werte annehmen. In diesem Fall ist sowohl der Wert z
j, der in die binäre Speicherzelle eingeschrieben ist, als auch der Wert
der aus dieser Speicherzelle gelesen wird, binär, sodass dieser ausgelesene Wert
direkt als ein Hilfslesewert dienen kann, und der entsprechende Unterschaltkreis
LHj kann aus einer Leitung bestehen, welche seinen Eingang direkt mit seinem Ausgang verbindet.
-
5a stellt dar, wie der Codierer Cod 12 funktionell ausgeführt ist. Funktionell weist der Codierer 12 eine Reihenschaltung der Unterschaltkreise BB 11, LH 16 und eines Unterschaltkreises BinCod 51 auf, der k binäre Eingänge und l binäre Ausgänge aufweist. Da die Unterschaltkreise BB 11 und LH bereits beschrieben wurden, muss hier nur der Unterschaltkreis BinCod 51 beschrieben werden.
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Der Unterschaltkreis BinCod 51 ist so ausgeführt, dass er die l binären Prüfbits c1, ..., cl aus den binären Werten y1, ..., yk bildet, die an seinem Eingang eingegeben werden. Hierbei sind die Werte y1, ..., yk die k Informationsbits eines binären Codes BinC, und c1, ..., cl sind die zugehörigen Prüfbits, sodass der Unterschaltkreis BinCod 51 einfach die entsprechenden binären Prüfbits c1, ..., cl der Informationsbits y1, ..., yk des Codes C bildet. Der Code C kann hierbei ein linearer oder ein nichtlinearer Code sein.
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Ein Fachmann kann die Schaltkreisfunktionalität, die durch 5a beschrieben wird, unter Verwendung eines Synthesewerkzeugs optimieren, wie es beim Schaltkreisentwurf üblich ist.
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In 5b ist dargestellt, wie der Codierer Cod 12 funktionell ausgeführt sein kann, wenn der Fehlerkorrekturcode C ein linearer Code ist, der durch eine (k, k + l)-G-Matrix G = (lk , Pk,l) beschrieben werden kann. Hierbei ist lk eine (k)-dimensionale Einheitsmatrix und Pk,l ist eine (k, l)-Matrix, die als eine Paritätsmatrix zu bezeichnen ist.
-
Im Unterschied zu
5a ist der Unterschaltkreis BinCode
51 durch den Unterschaltkreis LinCode
52 ersetzt. Der Unterschaltkreis LinCode
52 ist so ausgeführt, dass er die binären Prüfbits c
1, ..., c
l, die an seinen l binären Ausgängen ausgegeben werden, entsprechend der Beziehung
aus den Werten y
1, ..., y
k bildet, die an seinen Eingängen eingegeben wurden. Es kann entnommen werden, dass der Unterschaltkreis LinCode ein herkömmlicher Schaltkreis zur Bestimmung der Prüfbits c
1, ..., c
l des linearen Fehlerkorrekturcodes
C aus den Bits y
1, ..., y
k mit der Generatormatrix G = (l
k, P
k,l) ist. In diesem Sinne sind die Bits y
1, ..., y
k die Informationsbits des Codes
C. Der Code
C kann zum Beispiel ein Hamming-Code, ein Hsiao-Code, ein BCH-Code oder ein anderer linearer Fehlerkorrekturcode sein.
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Ein Fachmann wird die Schaltkreisfunktionalität, die durch 5b beschrieben wird, optimieren, so zum Beispiel unter Verwendung eines Synthesewerkzeugs, wie es beim Schaltkreisentwurf üblich ist.
-
In
5c ist dargestellt, wie der Codierer Cod
12 funktionell ausgeführt sein kann, wenn die Prüfbits c
1, ..., c
l auch von den Adressbits der Schreibadresse a = a
1, ..., a
Q abhängen. Es wurde angenommen, dass der Fehlerkorrekturcode
C ein linearer Code ist, der durch eine (k +
q, k +
q + l)-G-Matrix G = (l
k+q,
Pk+q,l ) beschrieben werden kann. Hierbei ist l
k+q eine (k +
q)-dimensionale Einheitsmatrix und
Pk+q,l eine (k +
q, l)-Matrix, die als eine Paritätsmatrix zu bezeichnen ist. Außer von den Datenbits x = x
1, ..., x
n hängen die Prüfbits c
1, ..., c
l auch von
q Bits A
1, ..., A
q ab, die aus den Adressbits a
1, ..., a
Q gemäß
bestimmt werden.
-
Hierbei ist a = a1, ..., aQ die Adresse, unter der z1, ..., zm, zm+1, ..., zM und die Prüfbits c = c1, ..., cl in den Speicher Sp 13 eingeschrieben sind. Q ist die Wortbreite der Schreibadresse a, und es gilt q ≤ Q. F beschreibt eine eindeutige Abbildung der Q Bits der Schreibadresse auf q bits A1, ..., Aq.
-
Der entsprechende Codierer ist in 5c dargestellt. In 5c weist der Unterschaltkreis Lincode 53 k erste Eingänge, in welche die Hilfslesewerte y1, ..., yk, die durch den Unterschaltkreis LH ausgegeben wurden, eingegeben werden, und q zweite Eingänge auf, die an die q Ausgänge des Unterschaltkreises Fs angeschlossen sind. An seinen l Ausgängen gibt der Unterschaltkreis Fs 55 die Bits A1, ..., Aq aus, die mithilfe der Funktion F aus den Adressbits a = a1, ..., aQ, bestimmt wurden, wobei der Unterschaltkreis FS 55 die Funktion F ausführt. An seinen I binären Ausgängen gibt der Unterschaltkreis Lincode 53 die Prüfbits c1, ..., cl aus.
-
Im Unterschied dazu weist der Unterschaltkreis Lincode 52 von 5b nur k Eingänge auf, in die die Hilfslesewerte y1, ..., yk eingegeben werden.
-
Für einen linearen Code, der durch eine (k +
q, k +
q + l)-G-Matrix G = (l
k+q, P
k+q,l), beschrieben werden kann, werden die l binären Prüfbits c
1, ..., c
l entsprechend der Beziehung
bestimmt.
-
Wenn zum Beispiel q = 1 und A
1 = a
1⊕ ... ⊕a
Q ist, dann ist A
1 die Parität der Schreibadresse, und für die Prüfbits c
1, ..., c
l wird das Folgende angewendet:
wobei die G-Matrix G eine (k + 1, k + I + 1)-Matrix und P eine (k + 1, I)-Matrix ist.
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In 5d wird der entsprechende Codierer 58 dargestellt. Der Unterschaltkreis 56 weist k + 1 Eingänge auf, wobei die k Hilfslesewerte y1, ..., yk in die k ersten Eingänge eingegeben werden. Der (k + 1)-te Eingang ist an den 1 Bit breiten Ausgang eines XOR-Schaltkreises 57 geschaltet, der an seinem Ausgang die Parität A1 = a1⊕ ... ⊕aQ der Adressbits ausgibt.
-
Wenn
q =
Q und A
1, ..., A
Q = a
1, ..., a
Q ist, dann hängen die Prüfbits c
1, ..., c
l von allen Bits der Schreibadresse a ab. Für einen linearen Code, der durch eine (k + Q, k + Q + l)-G-Matrix G = (l
k + Q, P
k+Q,l) beschrieben werden kann, sind die I binären Prüfbits c
1, ..., c
l gemäß der folgenden Beziehung
festgelegt.
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In 5e ist der entsprechende Codierer 510 dargestellt. Der Unterschaltkreis 59 Lincode weist k + Q Eingänge auf, wobei in die k ersten Eingänge k Hilfslesewerte y1, ..., yk eingegeben werden. In die Q zweiten Eingänge werden die Adressbits a1, ..., aQ der Schreibadresse eingegeben.
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Ein Fachmann wird verstehen, dass dann, wenn die Prüfbits auch von Adressbits der Schreibadresse abhängen, ein nichtlinearer Fehlerkorrekturcode anstelle eines linearen Codes verwendet werden kann.
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6a zeigt eine herkömmliche Ausführung eines Korrektors für einen linearen Fehlerkorrekturcode
C. Der Code
C der Länge k + I mit
k Informationsbits, hier die Hilfslesewerte
und l Prüfbits, hier die Prüfbits
kann durch eine entsprechende H-Matrix
H beschrieben werden, die in einer systematischen Form
H = (P
T, l
l) oder in einer nicht systematischen Form vorliegen kann.
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Der Korrektor
Cor 17a für den betrachteten linearen Fehlerkorrekturcode
C in
6a umfasst einen für lineare Codes üblichen Syndromgenerator
61a, der l + k binäre Eingänge und l binäre Ausgänge aufweist, und einen Decoder
62a mit l binären Eingängen und
k binären Ausgängen. Die l Datenausgänge des Speichers
Sp 13, welche die möglicherweise fehlerhaften Werte
der Prüfbits übertragen, werden beim Lesen in l erste Eingänge des Syndromgenerators
61a eingeführt, während die
k Ausgänge der Unterschaltkreise
LH 16, welche die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
übertragen, an die weiteren
k Eingänge des Syndromgenerators
61a angeschlossen sind. Die l Ausgänge des Syndromgenerators
61a sind an die l Eingänge des Decoders
62a angeschlossen, der an seinen
k Ausgängen den k-komponentigen Korrekturvektor e = e
1, ..., e
k ausgibt. Der Syndromgenerator
61a ist so ausgeführt, dass er an seinen l binären Ausgängen die Komponenten s
1, ..., s
l des Fehlersyndroms s ausgibt, das durch
festgelegt ist.
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Ist der Code C ein K-Bit-Fehlerkorrekturcode, dann wird jedem M-Bit-Fehler mit M ≤ K ein separates Fehlersyndrom zugewiesen, und der Fehler kann basierend auf dem Syndrom korrigiert werden.
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Der Decoder 62a kann als ein Kombinationsschaltkreis ausgeführt sein, der den k-stelligen Korrekturvektor e = e1, ..., ek ausgibt, wenn das Syndrom eingegeben wird. Ist M ≤ K, dann sind genau diejenigen Komponenten des Korrekturvektors e = e1, ..., ek gleich 1, an denen ein Fehler aufgetreten ist und die korrigiert werden.
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Die Korrektur findet in dem Kombinationsschaltkreis
Vkn 18 statt, der in den Ausführungsformen von
1e als ein XOR-Schaltkreis
18a ausgeführt ist, sodass
gebildet wird.
-
In
6b ist dargestellt, wie der Korrektor funktionell als
Cor 17b ausgeführt sein kann, wobei die Prüfbits c
1, ..., c
l auch von den Adressbits der Schreibadresse a = a
1, ..., a
Q abhängen. Außer von den Hilfslesewerten
und den Prüfbits
hängt das Fehlersyndrom s =
s1 , ..., s
l in
6b auch von
q Bits
ab, die aus den Adressbits
der Leseadresse a' als
bestimmt werden.
-
Hierbei ist
die Adresse, unter der die Hilfslesewerte
und die Prüfbits
aus dem Speicher
Sp 13 gelesen werden.
Q ist die Wortbreite der Leseadresse a', und es gilt das Folgende:
q ≤ Q.
F beschreibt die gleiche eindeutige Abbildung der
Q Bits der Leseadresse
auf
q Bits
die bei der Abbildung der Schreibadresse a = a
1, ..., a
Q auf die Bits A
1, ..., A
q verwendet wurde.
-
Der Syndromgenerator
61b wird nun so ausgeführt, dass er an seinen I binären Ausgängen die Komponenten
s1 , ..., s
l des Fehlersyndroms s ausgibt, das durch
bestimmt wird.
-
Wenn
q = Q und
ist, dann wird das Syndrom durch
bestimmt, wobei
die vollständige Leseadresse ist.
-
Wird
angewendet, dann hängt das Syndrom von der Parität der Komponenten der Leseadresse ab, und es gilt das Folgende:
-
Der Syndromgenerator
61b weist l erste Eingänge auf, in welche die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
eingegeben werden. Er weist
k zweite Eingänge auf, in die die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
eingegeben werden, und er weist
q weitere Eingänge auf, an welche die Ausgänge des Unterschaltkreises
FS 63 für die Bestimmung der Bits
aus den Bits
der Leseadresse a' angeschlossen sind. Der Unterschaltkreis Fs ist so ausgeführt, dass er die Bits
aus den Bits der Leseadresse a' bildet. Wenn zum Beispiel Q = q und
ist, dann besteht der Unterschaltkreis Fs einfach aus
q Verbindungsleitungen, die seine Eingänge mit seinen Ausgängen verbinden. Wenn zum Beispiel q = 1 und
ist, dann ist Fs ein XOR-Baum, der an seinem Ausgang die Parität seiner Eingabewerte ausgibt.
-
Der Unterschaltkreis
BB 19 ist ein Kombinationsschaltkreis. Er bildet aus den korrigierten Hilfslesewerten
die korrigierten Eingabewerte
Wenn kein Fehler vorhanden ist oder wenn ein Fehler vorliegt, der durch den Code
C korrigiert werden kann, dann ist x
c = x.
-
Es werden nun mögliche Ausführungen des Unterschaltkreises BB 19 für verschiedene Realisierungen der Ausführungsformen ausführlicher erläutert.
-
7a stellt eine Ausführungsform dar, wie der Unterschaltkreis BB 19 von 1d für 12 Hilfslesewerte y1, ..., y12 und 9 binäre Eingabewerte x1, ..., x9 als eine Parallelschaltung der Kombinations-Unterschaltkreise BB1 71, BB2 72 und BB3 73 ausgebildet werden kann, welche die Kombinationsfunktionen g1 , g2 und g3 ausführen, wobei jeder 4 binäre Eingänge und 3 binäre Ausgänge aufweist.
-
8 dient zur Erläuterung, wie diese Unterschaltkreise BB1 71, BB2 72 und BB3 73 festgelegt werden können .
-
In 8 ist ein Funktionsblockdiagramm dargestellt, das zur Veranschaulichung dient, wie der Unterschaltkreises BB 19 für eine Ausführungsform einer Schaltung Cir1 , die 9 binäre Eingänge x1, x2, ..., x9 aufweist, festgelegt werden kann.
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In 8 wie auch in 3a ist der Unterschaltkreis BT 11 mit 9 binären Eingängen seinerseits aus drei Unterschaltkreisen BT1 81 (31 in 3a), BT2 82 (32 in 3a) und BT3 83 (33 in 3a) ausgebildet, welche die Funktionen f1 , f2 und f3 ausführen, wobei jeder drei binäre Eingänge und zwei ternäre Ausgänge aufweist, welche die ternären Zustandswerte z1, ..., z6 übertragen. Diese ternären Zustandswerte z1, ..., z6 werden durch Funktionen LH184..., LH689 in die binären Hilfslesewerte y1, ..., y12 transformiert. Die Funktionen LH184, ..., LH689 sind die Funktionen, die durch den Unterschaltkreis LH 16 ausgeführt werden. Die binären Lesewerte y1, ..., y12 werden nun ihrerseits durch den Unterschaltkreis BB 19 wieder in die binären Eingabewerte x1, ..., x9 transformiert. In dieser Hinsicht sind die drei Funktionen g1 , g2 und g3 jeweils durch Rücktransformation von vier binären Hilfslesewerten y1, y2, y3, y4; y5, y6, y7, y8 und y9, y10, y11, y12 in jeweils drei binäre Werte x1, x2, x3; x4, x5, x6 und x7, x8, x9 festgelegt. Der Unterschaltkreis BB 19 ist ein Schaltkreis, der seinerseits die drei Unterschaltkreise BB1 810 zum Ausführen der Funktion g1 , BB2 811 zum Ausführen der Funktion g2 und BB3 812 zum Ausführen der Funktion g3 aufweist.
-
Zuerst wird die Bestimmung der Funktion g1 betrachtet. Diese Funktion wird aus f1 , LH1 und LH2 bestimmt.
-
In den folgenden Tabellen bezeichnen die Werte 0, 1 in den Spalten, die durch xi oder yi bezeichnet sind, binäre Werte, während die Werte 0, 1, 2, die in Spalten stehen, die durch zk gekennzeichnet sind, ternäre Werte darstellen.
-
Es wird eine Ausführungsform beschrieben, wobei die Funktion
f1 durch die Tabelle 1 gegeben ist.
Tabelle 1 (f
1(x
1, x
2, X3))
x1 | x2 | x3 | z1 | z2 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 2 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 | 2 |
1 | 1 | 0 | 2 | 0 |
1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
-
Gemäß Tabelle 1 ist z1, z2 einfach eine ternäre Darstellung der Werte x1 x2 x3, die als eine Binärzahl interpretiert werden.
-
Die Funktion LH
1 wird durch die Tabelle 2 beschrieben.
Tabelle 2 (LH
1(z
1))
z1 | y1 | y2 |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
2 | 1 | 1 |
-
Die Funktion LH
2 wird durch die Tabelle 3 beschrieben.
Tabelle 3 (LH
2(z
2))
z2 | y3 | y4 |
0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
2 | 1 | 1 |
-
Indem nun die ternären Zustandswerte z
1, z
2 aus den Eingabewerten x
1, x
2, x
3 gemäß Tabelle 1 bestimmt werden und anschließend die entsprechenden Hilfslesewerte y
1, y
2, y
3, y
4 gemäß Tabelle 2 und Tabelle 3 aus den Zustandswerten z
1, z
2 bestimmt werden, werden die Hilfslesewerte y
1, y
2, y
3, y
4 aus den Eingabewerten x
1, x
2, x
3 durch eine Funktion k
1(x
1, x
2, x
3) bestimmt, wie in Tabelle 4 dargestellt ist.
Tabelle 4 (k
1(x
1, x
2, x
3))
x1 | x2 | x3 | y1 | y2 | y3 | y4 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
-
Aus der Tabelle 4 wird nun leicht eine Beschreibung der Funktion
g1 erhalten, indem die Ausgabewerte y
1, y
2, y
3, y
4 der Tabelle 4 als Eingabewerte der Funktion
g1 angesehen werden und indem die zugehörigen Eingabewerte x
1, x
2, x
3 der Tabelle 4 als Ausgabewerte der Funktion
g1 angesehen werden. Auf diesem Weg wird die Tabelle 5 erhalten, welche die Funktion
g1 für die Wertetupel, die in Tabelle 5 angegeben sind, bestimmt. Für alle Werte, die in Tabelle 5 nicht angegeben sind, kann die Funktion
g1 zufällig festgelegt werden. Diese Besonderheit kann vorteilhaft für die Schaltkreisoptimierung der Funktion
g1 verwendet werden.
Tabelle 5 (g
1(y
1, y
2, y
3, y
4))
y1 | y2 | y3 | y4 | x1 | x2 | x3 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
-
Der Unterschaltkreis BB1 810 ist nun einfach ein Kombinationsschaltkreis zum Ausführen der Funktion g1 mit 4 binären Eingaben y1, y2, y3, y4 und 3 binären Ausgaben x1, x2, x3, dessen Arbeitsweise durch Tabelle 5 bestimmt ist, wobei die Ausgabewerte für die Werte von y1, y2, y3, y4, die in der Tabelle 5 nicht aufgeführt sind, zufällig ausgewählt werden können. Zum Beispiel können alle diese Ausgabewerte auf 0 gesetzt werden. Die Ausführung einer Funktion, die durch eine Wertetabelle gegeben ist, ist für einen Fachmann nicht schwierig, wobei zum Beispiel ein Synthesewerkzeug verwendet wird, und sie wird hier nicht im Einzelnen beschrieben.
-
Nun wird die Bestimmung der Funktion g2 betrachtet. Diese Funktion wird aus f2 , LH3 und LH4 bestimmt.
-
Es wird angenommen, dass die Funktion
f2 durch die Tabelle 6 gegeben ist.
Tabelle 6 (f
2(x
4, x
5, x
6))
x4 | x5 | x6 | z3 | z4 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 1 | 2 | 1 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 2 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 2 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
-
Die Funktion LH
3 wird durch die Tabelle 7 beschrieben.
Tabelle 7 (LH
3(z
3))
z3 | y5 | y6 |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
2 | 1 | 1 |
-
Die Funktion LH
4 wird durch die Tabelle 8 beschrieben.
Tabelle 8 (LH
4(z
4))
z4 | y7 | y8 |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
2 | 1 | 1 |
-
Hierbei ist LH3 = LH4.
-
Indem nun die ternären Zustandswerte z
3, z
4 aus den Eingabewerten x
4, x
5, x
6 gemäß Tabelle 6 bestimmt werden und anschließend die entsprechenden Hilfslesewerte y
5, y
6, y
7, y
8 gemäß den Tabellen 7 und 8 aus den Zustandswerten z
3, z
4 bestimmt werden, werden die Hilfslesewerte y
5, y
6, y
7, y
8 aus den Eingabewerten , x
4, x
5, x
6 bestimmt, dargestellt durch eine Funktion
k2 (x
4, x
5, x
6) wie in Tabelle 9.
Tabelle 9 (k
2(x
4, x
5, x
6))
x4 | x5 | x6 | y5 | y6 | y7 | y8 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
-
Aus der Tabelle 9 wird nun einfach eine Beschreibung der Funktion
g2 erhalten, indem die Ausgabewerte y
5, y
6, y
7, y
8 der Tabelle 9 als Eingabewerte der Funktion
g2 angesehen werden und indem die zugehörigen Eingabewerte x
4, x
5, x
6 der Tabelle 9 als Ausgabewerte der Funktion
g2 angesehen werden. Auf diesem Wege wird die Tabelle 10 erhalten, welche die Funktion
g2 für die Werte beschreibt, die in Tabelle 9 angegeben sind. Für alle Werte, die in Tabelle 10 nicht angegeben sind, kann die Funktion
g2 beliebige Werte annehmen. Diese Besonderheit kann vorteilhaft für die Schaltkreisoptimierung der Funktion
g2 verwendet werden.
Tabelle 10 (g
2(y
5, y
6, y
7, y
8))
y5 | y6 | y7 | y8 | x4 | x5 | x6 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
-
Der Unterschaltkreis BB2 811 ist nun einfach ein Kombinationsschaltkreis zum Ausführen der Funktion g2 mit vier binären Eingaben y5, y6, y7, y8 und drei binären Ausgaben x4, x5, x6, dessen Arbeitsweise durch Tabelle 10 bestimmt ist, wobei die Ausgabewerte für die Belegungen, die in der Tabelle 10 nicht aufgeführt sind, zufällig durch y5, y6, y7, y8 ausgewählt werden können. Zum Beispiel können alle diese Ausgabewerte gleich 0 oder auch gleich 1 gesetzt werden.
-
Der Unterschaltkreis BB3 812 zum Ausführen der Funktion g3 mit vier binären Eingaben y9, y10, y11, y12 und drei binären Ausgaben x7, x8, x9 kann ganz analog bestimmt werden. Es ist zum Beispiel auch möglich, die Unterschaltkreise BB3 gleich dem Unterschaltkreis BB2 811 zu wählen.
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Es ist auch möglich, gleiche Unterschaltkreise BB1 , BB2 und BB3 zu verwenden, indem f1 = f2 = f3 und LH1 = LH2 = ... = LH6 gewählt werden und einer der Unterschaltkreise wie beschrieben, z.B. wie BB2 , festgelegt wird und die Unterschaltkreise BB1 und BB3 gleich BB2 gewählt werden.
-
3b stellt dar, wie der Unterschaltkreis BT 11 mit 11 binären Eingabewerten x1, ..., x11 ausgebildet werden kann aus den Unterschaltkreisen BT1 34 zum Ausführen einer Funktion f1 , BT2 35 zum Ausführen einer Funktion f2 , BT3 36 zum Ausführen einer Funktion f3 und BT4 37 zum Ausführen einer Funktion f4 . Die Unterschaltkreise zum Ausführen der Funktionen f1 , f2 und f3 weisen jeweils drei binäre Eingänge auf, an denen jeweils drei variable binäre Werte x1, x2, x3; x4, x5, x6 und x7, x8, x9 eingegeben werden. Der Unterschaltkreis BT4 zum Ausführen der Funktion f4 (x10, x11) weist nur zwei binäre Eingänge auf, an deren Eingängen variable Werte x10 und x11 zugeführt werden.
-
7b beschreibt den Aufbau des Unterschaltkreises
BB 19 aus den Unterschaltkreisen
BB1 74,
BB2 75,
BB3 76 und
BB4 77. Die entsprechenden Unterschaltkreise
BB1 ,
BB2 ,
BB3 zum Ausführen der Funktionen
g1 ,
g2 und g
3 können auf eine ganz analoge Weise, wie sie für die 9 Eingabewerte x
1, ..., x
9 beschrieben wurde, bestimmt werden. Der Unterschaltkreis
BB4 zum Ausführen der Funktion g
4(y
13, y
14, y
15, y
16) kann einfach festgelegt werden, indem ein Unterschaltkreis zum Ausführen einer entsprechenden Funktion
bestimmt wird, der drei Ausgabevariable aufweist, und indem z.B. die dritte Komponente konstant, z.B. gleich 0, gesetzt wird.
-
Zu Erläuterungszwecken wird die Funktion
mit den Ausgabevariablen x
10, x
11, x
12 verwendet, wie sie in Tabelle 10 für die Eingabevariablen y
5, y
6, y
7, y
8 und für die Ausgabevariablen x
4, x
5, x
6 dargestellt ist. Dann gilt das Folgende:
Tabelle 11
|
y13 | y14 | y15 | y16 | x10 | x11 | x12 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
(Die Tabelle 11 für die Funktion
wurde ganz analog zur Tabelle 10 für die Funktion
g2 festgelegt.)
-
Indem nun die Zeilen der Tabelle 11 ausgewählt werden, für die x
12 = 0 ist, und indem alle übrigen Zeilen gestrichen werden und indem die Spalte für x
12 gestrichen wird, wird die Tabelle 12 erhalten, welche die gesuchte Funktion g
4(y
13, y
14, y
15, y
16) beschreibt, die durch den Unterschaltkreis
BB4 ausgeführt wird.
Tabelle 12 (g
4(y
13, y
14, y
15, y
16))
y13 | y14 | y15 | y16 | x10 | x11 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
-
In 3c ist dargestellt, wie der Unterschaltkreis BT, der 8 binäre Eingabewerte x1, ..., x8 aufweist, ausgebildet werden kann aus den Unterschaltkreisen BT1 38 zum Ausführen einer Funktion f, BT2 39 zum Ausführen der gleichen Funktion f, BT3 310 zum Ausführen einer Funktion φ und BT4 311 zum Ausführen der gleichen Funktion φ. Die Unterschaltkreise BT1 28 und BT2 29 zum Ausführen der Funktion f weisen jeweils drei binäre Eingänge und zwei ternäre Ausgänge auf, während die Unterschaltkreise BT3 310 und BT4 311 jeweils einen einzigen binären Eingang und einen einzigen ternären Ausgang zum Ausführen der Funktion φ aufweisen.
-
Der Unterschaltkreis BB 19, der die entsprechenden Unterschaltkreise BB1 78, BB2 79, BB3 710 und BB4 711 realisiert, ist in 7c dargestellt. Es wird das Folgende angewendet: BB1 = BB2 und BB3 = BB4 . Die Unterschaltkreise BB1 und BB2 dienen jeweils der Ausführung der Funktion g, und die Unterschaltkreise BB3 und BB4 dienen jeweils der Ausführung einer Funktion χ mit einer einzigen binären Eingabe und einer binären Ausgabe. Das Bestimmen der Funktion g kann ganz analog erfolgen, wie es bereits für die Funktionen g1 oder g2 oder für den Unterschaltkreis BB 19 von 7a beschrieben wurde, und muss somit nicht erneut erläutert werden.
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Es soll nun eine vorteilhafte Realisierung des Unterschaltkreises BB3 710 beschrieben werden, der die Funktion χ ausführt.
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In
3c formt der Unterschaltkreis
BT3 310 den binären Wert x
7 in den ternären Wert z
5 um. In einer Ausführungsform kann das Folgende für die zugehörige Funktion φ angewendet werden:
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Wird nun der Unterschaltkreis LH
5 165 in
4 für m = 4 und M = 6 zum Bestimmen der Hilfslesewerte LH
5(z
5) so ausgebildet, dass
ist, dann ist χ(0) = 0 und χ(1) = 1, und der Unterschaltkreis zum Ausführen der Funktion χ besteht dann einfach aus einer Verbindungsleitung.
-
Die betrachtete Ausführung ist fehlertolerant für Speicherfehler, in denen ein ternärer Wert z
5 = 2
tern, der in dem Speicher gespeichert ist, in einen ternären Wert
verfälscht wurde. Ein binärer Wert
1, der in den ternären Speicher als ein ternärer Wert
2ter geschrieben wurde, wird unabhängig davon, ob der ternäre Wert
2ter im Speicher
Sp 13 fehlerhafterweise in den ternären Wert
1ter verfälscht wurde oder nicht, als ein binärer Wert
1bin ausgelesen. Ebenso ist es möglich, den binären Wert x
7 als einen binären Wert unverändert als z
5 = x
7 in den Speicher
Sp 13 zu speichern. In diesem Fall ist es auch möglich, binäre Speicherzellen zum Speichern von z
5 und z
6 zu verwenden, während die ternären Werte z
1, ..., z
m mit m = 4 in den Speicherzellen mit ternären Zustandswerten gespeichert werden.
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Vorteilhafterweise kann der Speicher Sp 13 einen ternären Partialspeicher Spter 131 und einen binären Partialspeicher Spbin 132 aufweisen, wie in 1f dargestellt ist, wobei die binären Prüfbits c1, ..., cl als binäre Werte in einem binären Partialspeicher Spbin 122 gespeichert werden, während die ternären Zustandswerte z1, ..., zm und die Zustandswerte zm+1, ..., zM in einem ternären Partialspeicher Spter. gespeichert werden.
-
Das Speichern der durch den Codierer Cod 12 erzeugten Prüfbits c1, ..., cl im Speicher Sp 13 und das Auslesen der gespeicherten Prüfbits aus dem Speicher Sp 13 soll nun nochmals ausführlicher erläutert werden, wenn die Speicherzellen Spc1, ..., Spcl entweder ternäre Speicherzellen oder binäre Speicherzellen sind.
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Zuerst wird der Fall beschrieben, dass diese Speicherzellen ternäre Speicherzellen sind und drei verschiedene Zustände annehmen können. Um Verwechslungen zu vermeiden, werden hier die ternären Werte mit 0ter , 1ter und 2ter bezeichnet, und die binären Werte werden mit 0bin , 1bin bezeichnet.
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Für j = 1, ..., l wird das binäre Prüfbit
cj , das an dem j-ten Ausgang des Codierers Cod
12 ausgegeben wurde, in den Eingang des Unterschaltkreises
btj 14j mit einem binären Eingang und einem ternären Ausgang eingegeben. Der Unterschaltkreis
btj 14j gibt an seinem Ausgang einen ternären Wert
aus.
-
In einer Ausführungsform ist der Unterschaltkreis
btj (
cj ) so festgelegt, dass das Folgende gilt:
-
Die Unterschaltkreise
tb1 , ...,
tbl 15j transformieren die möglicherweise fehlerhaften ternären Werte
die aus dem Speicher gelesen wurden, komponentenweise in die binären Werte
sodass für j = 1, ..., l das Folgende gilt:
-
Wenn in Speicherzellen des ternären Speichers
Sp 13, in die Werte
geschrieben wurden, ein ternärer Wert
2 in einen ternären Wert
1 verfälscht ist, dann hat dieser Fehler keine Auswirkung bei der entsprechenden Ausgabe des Unterschaltkreises TrTB 16, da durch die Funktion
tbj sowohl der ternäre Wert
2ter als auch der ternäre Wert
1ter in den ternären Wert
1bin . abgebildet wird. Das ist vorteilhaft.
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Sind die Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l binäre Speicherzellen, dann können sowohl die Unterschaltkreise
bt1 141, ..., bt
l 14l als auch die Unterschaltkreise
tb1 151, ...,
tbl 151 als eine Verbindung ihrer Eingänge mit ihren jeweiligen Ausgängen realisiert werden. Die Prüfbits c
1, ..., c
l, die durch den Codierer Cod
12 ausgegeben wurden, werden dann binär in die Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l geschrieben und als möglicherweise fehlerhafte binäre Prüfbits
ausgelesen, die an den entsprechenden Eingängen des Korrektors
Cor 17 bereitgestellt werden.
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Im Folgenden soll nun eine spezielle Ausführung des Korrektors
Cor 17 erläutert werden, die in
1g dargestellt ist. In
1g wird die spezielle Ausführung des Korrektors
Cor durch 17c gekennzeichnet. Der Korrektor
Cor 17c weist l erste Eingänge für die Eingabe der möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
k zweite Eingänge für die Eingabe der möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
und
q weitere Eingänge für die Eingabe der Bits
auf, die aus den Bits
der Leseadresse
gebildet wurden.
-
Der Korrektor
Cor 17c weist auch
k erste Ausgänge für die Ausgabe eines Korrekturvektors e = e
1, ..., e
k zum Korrigieren der Hilfslesewerte
und
q weitere Ausgänge für die Ausgabe eines Korrekturvektors
zum Korrigieren der Bits
auf, die aus den Adressbits abgeleitet wurden.
-
Die q Ausgänge, welche die Komponente des Korrekturvektors eA übertragen, sind an die q Eingänge eines OR-Schaltkreises 121c angeschlossen, der q Eingänge und einen einzigen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang das Fehlersignal EA ausgibt, wenn mindestens ein Bit des Korrekturvektors eA gleich 1 ist, was einen Fehler in der Leseadresse a' anzeigt.
-
Ist EA = 1, dann unterscheidet sich die Leseadresse a' von der Schreibadresse a, sodass Daten ungültig sind.
-
Ist q = Q und
dann wird durch den Korrekturvektor e
A für jedes Adressbit angezeigt, ob es einen Fehler in diesem Bit gibt. Bestimmt der Korrektor ein Fehlersyndrom, wie in
6b beschrieben ist, dann kann eine Fehlernachricht für einen Adressfehler erzeugt werden, wenn das Fehlersyndrom zu einem Adressfehler gehört.
-
Es ist auch möglich, den Korrektor so auszuführen, dass er zusätzlich zu den Korrekturbits e
1, ..., e
k, e
a1, ..., e
kQ zur Korrektur der Hilfslesewerte und der Adressbits auch Korrekturwerte
der Prüfbits erzeugt.
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Einer Ausführungsform entsprechend wird eine Schaltung zum Speichern binärer Daten x1, ..., xn und zur Fehlerkorrektur mit einem binären Code C bereitgestellt, welche die folgenden Merkmale aufweist:
- 1. Es gibt eine ternäre Speicherschaltung 13h, die einen ternären Speicher Sp 13 mit ternären Speicherzellen aufweist, wobei die binären Daten x1, ... xn in Speicherzellen, die drei Zustände aufweisen, an einer Schreibadresse a1, ..., aQ als codierte ternäre Zustände z1, ..., zM geschrieben werden und wobei ein Codierer 12h bestimmte binäre Prüfbits c1, ..., cl in Speicherzellen schreibt und wobei dann, wenn die Prüfbits c1, ..., cl Prüfbits der Datenbits x1, ..., xn sind, die an einer Schreibadresse a1, ..., aQ geschrieben werden, die Prüfbits auch an derselben Schreibadresse der entsprechenden Datenbits geschrieben werden und wobei beim Lesen an einer Leseadresse
der Speicherzellen des ternären Speichers, die zum Aufnehmen dreier verschiedener Werte geeignet sind, möglicherweise fehlerhafte Zustandswerte
ausgegeben werden, die in möglicherweise fehlerhafte binäre Hilfslesewerte
transformiert werden, und wobei ferner möglicherweise fehlerhafte Prüfbits
ausgegeben werden und wobei dann, wenn die Schreibadresse gleich der Leseadresse ist und wenn kein Fehler vorliegt, fehlerfreie Hilfslesewerte y1, ..., yk und fehlerfreie Prüfbits c1, ..., cl ausgegeben werden.
- 2. Es gibt einen Codierer Cod 12h , der einen ersten n Bit breiten Eingang für die Eingabe von Datenbits x1, ..., xn und einen weiteren q Bit breiten Eingang für die Eingabe von Bits A1, ..., Aq und einen l Bit breiten Ausgang für die Ausgabe von Prüfbits c1, ..., cl aufweist, wobei die Bits A1, ..., Aq auf Basis der Bits der Schreibadresse a1, ..., aQ bestimmt werden, wobei die Datenbits x1, ..., xn und die entsprechenden Prüfbits unter der Schreibadresse a1, ..., aQ geschrieben werden, wobei der Codierer derart ausgelegt ist, dass die Prüfbits c1, ..., cl so aus den Datenbits x1, ..., xn und den Bits A1, ..., Aq bestimmt werden, dass
ein Codewort des Fehlerkorrekturcodes C ist, und wobei die Bits A1, ..., Aq eindeutig aus den Bits der Schreibadresse a1, .., aQ bestimmt werden, sodass die Bits A1, ..., Aq Ausgabewerte einer Kombinationsschaltung F mit Q binären Eingängen und q binären Ausgängen sind, wenn die Schreibadresse a1, ..., aQ den Eingängen der Schaltung zugeführt wird, wobei q ≤ Q gilt.
-
Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist q = Q und a1, ..., aQ = A1, ..., AQ.
-
In einer anderen speziellen Ausführungsform ist A1 = a1 ⊕ ... ⊕ aQ.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Code C ein linearer Code.
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In einer anderen speziellen Ausführungsform ist der Code
C ein linearer Code mit einer Generatormatrix G = (I, P), und wobei I eine (k + q)-Einheitsmatrix ist und wobei
P eine [ (k + q), I ]-Paritätsmatrix ist und wobei die Prüfbits c
1, ..., c
l durch
definiert sind.
-
1h stellt eine Ausführungsform dar, wobei Datenbits in Speicherzellen einer ternären Speicherschaltung 13h gespeichert sind, wobei die Speicherzellen der ternären Speicherschaltung ausgelegt sind, (einen von) drei verschiedene(n) Zustände(n) anzunehmen. Die Schreib- und Leseadressen des ternären Speichers der ternären Speicherschaltung werden für die Fehlerbehandlung, z.B. für die Fehlererkennung und/oder die Fehlerkorrektur, gebraucht.
-
Die ternäre Speicherschaltung 13h weist Speicherzellen auf, in denen Datenbits als ternäre Zustände gespeichert werden können.
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Beim Schreiben werden Eingabewerte x
1, ..., x
n auf der
n Bit breiten Eingabeleitung
110g in die ternäre Speicherschaltung
13h eingegeben, und Prüfbits c
1, ..., c
l werden auf der l Bit breiten Eingabeleitung
111g in die ternäre Speicherschaltung
13h eingegeben. Beim Schreiben wird die Schreibadresse a
1, ..., a
Q in die
Q Bit breite Adresseingabeleitung
115h eingegeben. Beim Lesen wird die Leseadresse
in die
Q Bit breite Eingabeleitung
115h eingegeben. Beim Lesen werden binäre Hilfslesewerte
auf der
k Bit breiten Ausgabeleitung
112g ausgegeben, und Prüfbits
werden auf der l Bit breiten Ausgabeleitung
113h ausgegeben.
-
Die Eingabeleitung
110g ist außerdem an einen ersten
n Bit breiten Eingang des Codierers Cod
12h angeschlossen. Bits A
1, ..., A
q werden an einem
q Bit breiten zweiten Eingang des Codierers Cod
12h eingegeben. Die Bits A
1, ..., A
q werden durch eine Kombinationsschaltung Fs
56h an der Schreibadresse a
1, ..., a
Q gemäß
erzeugt, wobei
F eine eindeutige Abbildung von
Q Adressbits a
1, ..., a
Q auf die Bits A
1, ..., A
q ist, die aus den Adressbits abgeleitet werden, wie oben bereits erläutert wurde.
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Die
k Bit breite Ausgabeleitung
112g, welche die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
überträgt, ist an einen ersten
k Bit breiten Eingang einer Kombinationsschaltung
18h angeschlossen und ist auch an einen ersten
k Bit breiten Eingang eines Korrektors Kor
17h angeschlossen. Eine Ausgabeleitung
113h ist an einen zweiten I Bit breiten Eingang des Korrektors Kor
17h angeschlossen, wobei die Ausgabeleitung
113h die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
überträgt. Ein
q Bit breiter Ausgang der Schaltung
55h ist an den dritten
q Bit breiten Eingang des Korrektors Kor
17h angeschlossen, wobei ein
q Bit breiter Wert
auf dem
q Bit breiten Ausgang der Schaltung
55h ausgegeben wird. Eine binäre Leseadresse
wird an einem
Q Bit breiten Eingang der Schaltung Fs
55h in die Schaltung Fs
55 eingegeben.
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Die Funktionalität der Schaltung FS 55h ist gleich der Funktionalität der Schaltung Fs 56h, was der Grund dafür ist, dass sowohl der Schaltung 55h als auch der Schaltung 56h die Bezeichnung „Fs“ gegeben wird.
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Der Korrektor Kor 17h gibt den Korrekturvektor e1, ..., ek an seinem k Bit breiten Ausgang aus, der mit dem zweiten Eingang der Kombinationsschaltung 18h, die eine Korrekturschaltung ist, verbunden ist. In 1h ist die Korrekturschaltung als eine XOR-Schaltung ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können andere Ausbildungen realisiert werden, wie z.B. der Einsatz einer XNOR-Schaltung.
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In der Ausführungsform von
1h gibt die XOR-Schaltung
18h an ihrem
k Bit breiten Ausgang die korrigierten Hilfslesewerte
aus, die durch eine Kombinationsschaltung
BB 19h in korrigierte Datenwerte
transformiert werden.
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Wird
angewendet, sodass die Schreibadresse gleich der Leseadresse ist, und liegt in der ternären Speicherschaltung
13h, dem Codierer
12h und der Schaltung Fs
56h kein Fehler vor, dann werden die Hilfslesewerte, die auf der Leitung
112g ausgegeben werden, als korrekte Hilfslesewerte y
1, ..., y
k bezeichnet.
-
Die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
die auf der Ausgabeleitung
113h ausgegeben werden, werden durch die Prüfbits c
1, ..., c
l festgelegt. Diese Prüfbits c
1, ..., c
l werden am Ausgang
111g des Codierers
12h ausgegeben, an der Schreibadresse a
1, ..., a
Q in Speicherzellen der ternären Speicherschaltung
13h gespeichert und an der Leseadresse
ausgelesen. Die Prüfbits können in Speicherzellen gespeichert werden, die einen von drei verschiedenen Zuständen annehmen können, sowie in Speicherzellen, die einen von zwei verschiedenen Zuständen annehmen können.
-
Der Codierer Cod
12h ist derart ausgelegt, dass er die Prüfbits c
1, ..., c
l so erzeugt, dass
ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes
C ist.
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Wenn der Code
C ein linearer Code mit einer Generatormatrix G = (I, P) ist, wobei I eine (k + q)-Einheitsmatrix und
P eine [(k + q), I]-Paritätsmatrix ist, dann kann c
1, ..., c
l bestimmt werden als
-
Der Korrektor Kor
17h gibt einen Korrekturvektor e = e
1, ..., e
k so aus, dass
gilt, wenn Fehler, die aufgetreten sind, durch den Fehlerkorrekturcode
C korrigierbar sind.
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Ist der Code C zum Beispiel ein 1-Bit-Fehlerkorrekturcode, dann kann jeder einzelne Bitfehler, so zum Beispiel in den Hilfslesewerten oder den Prüfbits, gültig korrigiert werden. Ist der Code C ein 2-Bit-Fehlerkorrekturcode, dann kann jeder 2-Bit-Fehler in den Hilfslesewerten oder den Prüfbits korrigiert werden.
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Durch 1i wird eine erste spezielle Ausführungsform der ternären Speicherschaltung 13h von 1h dargestellt.
-
Die ternäre Speicherschaltung
13h umfasst einen Unterschaltkreis
BT 11 zum Transformieren der binären Datenbits x
1, ..., x
n in Zustandswerte z
1, ..., z
M, die in Speicherzellen des ternären Speichers
Sp 13 zu speichern sind, wobei der ternäre Speicher
Sp 13 Speicherzellen aufweist, die ternäre Zustandswerte aufweisen, und wobei der ternäre Speicher
Sp 13 Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l mit mindestens zwei Zuständen zum Speichern binärer Prüfbits c
1, ..., c
l aufweist, und einen Unterschaltkreis
LH 16 zum Transformieren möglicherweise fehlerhafter ternärer Zustandswerte
die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen werden, in binäre Hilfslesewerte
Es ist möglich, dass die Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l binäre Speicherzellen sind.
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Die Datenbits x
1, ..., x
n werden an der
n Bit breiten Eingabeleitung
110h eingegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
werden auf einer
k Bit breiten Ausgabeleitung
112h ausgegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
werden auf einer l Bit breiten Ausgabeleitung
113h ausgegeben. Da die Unterschaltkreise
BT 11,
Sp 13 und
LH 16 bereits mit Bezugnahme auf
1a beschrieben wurden, werden sie nicht noch einmal erläutert.
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Durch
1j wird eine zweite spezielle Ausführungsform der ternären Speicherschaltung
13h von
1h dargestellt. Die ternäre Speicherschaltung in
1j umfasst einen Unterschaltkreis
BT 11 zum Transformieren der binären Datenbits in Zustandswerte z
1, ..., z
M, einen Speicher
Sp 13, der hier ternäre Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l zum Speichern der Prüfbits aufweist, wobei die Prüfbits c
1, ..., c
l durch Unterschaltkreise
bt1 141, ..., bt
l 14l in ternäre Werte
transformiert werden, einen Unterschaltkreis
LH 16 zum Transformieren möglicherweise fehlerhafter Zustandswerte
die aus dem Speicher
Sp 13 gelesen werden, in möglicherweise fehlerhafte Hilfslesewerte
und Unterschaltkreise
tb1 151, ...,
tbl 15l zum Transformieren der möglicherweise fehlerhaften Prüfbits, die aus den Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
l gelesen werden.
-
Die Datenbits x
1, ..., x
n werden an einer
n Bit breiten Eingabeleitung
110h eingegeben. Die Prüfbits c
1, ..., c
l werden an der l Bit breiten Eingabeleitung
111h eingegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
werden an der
k Bit breiten Ausgabeleitung
112h ausgegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
werden an der l Bit breiten Ausgabeleitung
113h ausgegeben. Die verwendeten Unterschaltkreise wurden bereits mit Bezugnahme auf
1a und
1d beschrieben und werden nicht noch einmal beschrieben.
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Durch
1k wird eine weitere spezielle Ausführungsform der ternären Speicherschaltung
13h von
1h dargestellt. Die ternäre Speicherschaltung in
1k umfasst einen Unterschaltkreis
BT 11k zum Transformieren der binären Datenbits und der binären Prüfbits in Zustandswerte z
1, ..., z
M', die einen von drei verschiedenen Werten annehmen können, einen ternären Speicher
Sp 13, der hier z.B. nur ternäre Speicherzellen aufweist, einen Unterschaltkreis
LH 16k zum Transformieren der möglicherweise fehlerhaften Zustandswerte
in möglicherweise fehlerhafte Hilfslesewerte
und einen Unterschaltkreis
BB 19k zum Transformieren der Hilfslesewerte
in möglicherweise fehlerhafte Prüfbits
In dieser Ausführungsform ist es möglich, dass ein Tripel von binären Datenbits wie auch ein Tripel von binären Prüfbits jeweils als ein Tupel von ternären Werten in zwei Speicherzellen des Speichers
13k gespeichert werden. Die Datenbits x
1, ..., x
n werden an der
n Bit breiten Eingabeleitung
110h eingegeben. Die Prüfbits c
1, ..., c
l werden an der l Bit breiten Eingabeleitung
111h eingegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
werden an der
k Bit breiten Ausgabeleitung
112h ausgegeben. Die möglicherweise fehlerhaften Datenbits
werden an der l Bit breiten Ausgabeleitung
113h ausgegeben.
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Da der Unterschaltkreis
BT 11k die Datenbits x
1, ..., x
n sowie die Prüfbits, die vom Codierer Cod
12h ausgegeben werden, in ternäre Zustandswerte z
1, ..., z
M' transformiert, ist die Eingabewortbreite des Unterschaltkreises
BT 11k hier
n + I. Die Hilfslesewerte
die durch den Unterschaltkreis
LH 16k ausgegeben werden, entsprechen den Datenbits
während die Hilfslesewerte
den Prüfbits
zugeordnet sind.
-
Abgesehen von den Eingabewortbreiten und den Ausgabewortbreiten entsprechen die verwendeten Unterschaltkreise den bereits beschriebenen Unterschaltkreisen.
-
Die verwendeten Unterschaltkreise sind, insbesondere mit Bezugnahme auf 1a, bereits beschrieben worden und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben.
-
Nun soll eine weitere Ausführungsmöglichkeit für den Unterschaltkreis BT 11 beschrieben werden.
-
Der Unterschaltkreis
BT 11 kann als eine Reihenschaltung eines Unterschaltkreises BBS
94 für die Transformation von binären Eingabewerten x
1, ..., x
n in binäre Hilfsschreibwerte
und eines Unterschaltkreises
BTS 95 ausgeführt werden, der die binären Hilfsschreibwerte
in die Zustandswerte z
1, ..., z
m, z
m+1, ..., z
Mtransformiert, wie in
9b dargestellt ist.
-
Wie in den
3a,
3b und
3c dargestellt ist, kann der Unterschaltkreis
BT 11 seinerseits aus Unterschaltkreisen
BTj , j = 1, 2, ...aufgebaut sein. Als ein Beispiel soll wieder die Ausführung des Unterschaltkreises
BT2 32 beschrieben werden, der gemäß Tabelle 6 die binären Eingabewerte x
4, x
5, x
6 in ternäre Zustandswerte z
3 und z
4 umwandelt. Seine aktuell betrachtete Ausführung ist in
9a dargestellt. Die beschriebene Umwandlung der binären Eingabewerte x
4, x
5, x
6 in ternäre Zustandswerte wird in dem veranschaulichenden Beispiel in zwei Schritten ausgeführt. In einem ersten Schritt werden die drei binären Eingabewerte x
4, x
5, x
6 in vier binäre Hilfsschreibwerte
transformiert mit
-
In einem zweiten Schritt wird dem ersten Paar
und dem zweiten Paar
der vier binären Hilfsschreibwerte ein ternärer Zustand zugeordnet.
-
Es gibt nur acht verschiedene Eingabewerte x
4, x
5, x
6 und somit nur acht verschiedene 4-Tupel von Hilfsschreibwerten
Die Transformation der Tripel der Eingabewerte x
4, x
5, x
6 in die Hilfsschreibwerte wird so ausgeführt, dass jedes der zwei Tupel
und
nur drei verschiedene Werte annimmt und somit in einem zweiten Schritt codiert und als ein ternärer Zustand gespeichert werden kann. Hierbei ist
k2 eine Kombinationsfunktion mit drei binären Eingabevariablen x
4, x
5, x
6 und vier binären Ausgabevariablen
-
In einem zweiten Schritt wird das erste Paar
der binären Hilfsschreibwerte durch eine Funktion
q3 mit zwei binären Eingabevariablen
und einer ternären Ausgabevariable z
3 in einen ersten ternären Zustand z
3 transformiert, während das zweite Paar
von binären Hilfsschreibwerten durch eine Funktion
q4 mit zwei binären Eingabevariablen und einer ternären Ausgabevariable in einen zweiten ternären Zustand z
4 transformiert wird. Die Funktionen
q3 und
q4 können hier gleich zueinander oder unterschiedlich voneinander gewählt werden.
-
Die Funktion
q3 beschreibt eine Digital-Analog-Wandlung der digitalen binären Werte
in einen analogen Wert, der in Abhängigkeit von der Zuordnung zu einem von drei nicht überlappenden Intervallen einen von drei möglichen ternären Werten von z
3 darstellt. Dementsprechend beschreibt die Funktion
q4 eine Digital-Analog-Wandlung der digitalen Werte y
7, y
8 in einen analogen Wert, der einen der möglichen ternären Werte von z
4 darstellt.
-
Die beschriebene Transformation kann durch einen Unterschaltkreis Sk2 91 mit drei binären Eingängen und vier binären Ausgängen zum Ausführen der Funktion k2 und zwei nachgeordnete Unterschaltkreise Sq3 92 und Sq4 93 zum Ausführen der Funktionen q3 und q4 realisiert werden, wie in 9a dargestellt ist.
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An dem 3 Bit breiten Eingang des Unterschaltkreises
Sk2 91 wird der Wert x
4, x
5, x
6 angewendet. Die ersten zwei binären Ausgänge des Unterschaltkreises
Sk2 91, welche die Hilfsschreibwerte
übertragen, werden dem 2 Bit breiten binären Eingang des Unterschaltkreises
Sq3 92 zugeführt, während die zweiten binären Ausgänge des Unterschaltkreises
Sk2 91, welche die Hilfsschreibwerte
übertragen, die dem 2 Bit breiten binären Eingang des Unterschaltkreises
Sq4 93 zugeführt werden. Der Unterschaltkreis
Sq3 92 gibt an seinem ternären Ausgang den Wert z
3 aus, während der Unterschaltkreis
Sq4 93 an seinem ternären Ausgang den Wert z
4 ausgibt.
-
Es ist möglich, dass die Hilfsschreibwerte
funktionell aus den Eingabewerten x
4, x
5, x
6 bestimmt werden, genau wie die Hilfslesewerte
aus den Eingabewerten x
4, x
5, x
6 bestimmt werden, und sie sind im fehlerfreien Fall gleich, wie zum Beispiel in Tabelle 9 beschrieben ist.
-
Es ist nicht nötig, dass die Hilfsschreibwerte, die aus x4, x5, x6 bestimmt wurden, für alle Eingabewerte, hier für die 8 möglichen Werte von x4, x5, x6, gleich den Hilfslesewerten sind, die auch aus x4, x5, x6 bestimmt wurden.
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Es kann jedoch praktisch sein, beim Speichern solche Hilfsschreibwerte zu verwenden, die beim Auslesen als Hilfslesewerte verwendet werden, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.
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Als ein Beispiel wird hier der Fall von 8 Datenbits x
1, ..., x
8 betrachtet, und es wird auch die Verwendung der Hilfsschreibwerte zur Bestimmung der Prüfbits für eine vorteilhafte Ausführung des Codierers
12 erläutert, wenn die Hilfsschreibwerte gleich den Hilfslesewerten sind. Es wird zum Beispiel angenommen, dass die zwei Tripel x
1, x
2, x
3 und x
4, x
5, x
6 auf die gleiche Weise, wie in
10 dargestellt ist, in Hilfsschreibwerte
und
umgewandelt werden.
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Die Bits x
1, x
2, x
3 werden durch den Unterschaltkreis
Sk2 101 in Hilfslesewerte
transformiert, während die Bits x
4, x
5, x
6 durch den Unterschaltkreis
Sk2 102 in Hilfslesewerte
transformiert werden. Die zwei Bits x
7 und x
8 werden unmittelbar als Hilfsschreibwerte
und
verwendet.
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Die Paare von Hilfsschreibwerten
werden durch die Unterschaltkreise
Sk3 103,
Sk4 104,
Sk3 105,
Sk4 106 in die ternären Zustände z
1, z
2, z
3, z
4 transformiert, die im Speicher
Sp 1013 gespeichert werden. Der Hilfslesewert
wird durch den Unterschaltkreis
bt7 107 in den ternären Zustand z
5 transformiert. Der Hilfslesewert
wird durch den Unterschaltkreis
bt8 108 in den ternären Zustand z
6 transformiert. Die Zustände z
5 und z
6 werden auch im ternären Speicher
Sp 1013 gespeichert.
-
Die Hilfsschreibwerte
werden auch in 10 erste Eingänge des Unterschaltkreises Bincode
109 eingegeben, an dessen
q zweiten Eingängen die Bits A
1, ..., A
q, die aus der Leseadresse a, ..., a
Q abgeleitet wurden, eingegeben werden. In dieser Ausführungsform gibt der Unterschaltkreis Bincode
109 die 5 Prüfbits c
1, ..., c
5 aus, die durch den Unterschaltkreis bt
1 1010, ..., bt
5 1011 in die ternären Werte
transformiert werden, die jeweils in separaten Speicherzellen Spc
1, ..., Spc
5 des Speichers
Sp 1013 gespeichert werden.
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Der Unterschaltkreis BT 11 weist hier seinerseits die Unterschaltkreise Sk2 101, Sk2 102, die Unterschaltkreise Sk3 103, Sk4 104, Sk3 105, Sk4 106, bt7 107 und bt8 108 auf.
-
Der Codierer Cod 12 ist aus den Unterschaltkreisen Sk2 101, Sk2 102 und dem Unterschaltkreis Bincode 109 aufgebaut. Der Unterschaltkreis BT und der Codierer Cod 12 werden hier zusammen ausgebildet.
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Die Umwandlung der Bits x
4, x
5, x
6 in die Hilfsschreibwerte
wird im Einzelnen betrachtet, wobei die Hilfslesewerte, die beim Lesen verwendet werden, gleich den Hilfsschreibwerten sind, die beim Schreiben verwendet werden, sodass dann, wenn kein Fehler aufgetreten ist,
gilt.
-
Beim Lesen ist die Umwandlung der ternären Zustandswerte, die aus den zwei zugehörigen Speicherzellen gelesen wurden, in die entsprechenden binären Hilfslesewerte für die Speicherzelle, in welcher der Zustandswert z3 gespeichert ist, durch die Funktion LH3 auszuführen, die in Tabelle 7 dargestellt ist, und für die Speicherzelle, in welcher der Zustandswert z4 gespeichert ist, ist sie durch die Funktion LH4 auszuführen, die in Tabelle 8 dargestellt ist.
-
In Tabelle 9 ist dargestellt, wie den binären Eingabewerten x4, x5, x6 entsprechende binäre Hilfslesewerte y5, y6, y7, y8 zugeordnet werden. Wie oben bereits angegeben wurde, kann zum Beispiel für alle Wertekombinationen von x4, x5, x6, die in der Tabelle 9 nicht aufgeführt sind, y5 = y6 = y7 = y8 = 0 gesetzt werden. Die Zuordnung durch Tabelle 9 wird durch die Funktion k2 (x4, x5, x6) beschrieben. Für einen Fachmann ist es nicht schwierig, aus der Tabelle 9 einen Kombinationsschaltkreis Sk2 zu bestimmen, der die Funktion k2 ausführt.
-
Es wird hier angenommen, dass die Hilfsschreibwerte
durch die gleiche Funktion
k2 wie die Hilfslesewerte bestimmt werden, sodass der Unterschaltkreis
Sk2 91 einfach ein Kombinationsschaltkreis
Sk2 ist, der die Funktion
k2 ausführt, die in Tabelle 9 beschrieben ist.
-
Aus den Paaren y5, y6 und y7, y8, die gleich den entsprechenden Paaren von Hilfslesewerten oder Hilfsschreibwerten sind, werden dann durch Funktionen q3 und q4 gemäß den Tabellen 13 und 14 die ternären Zustandswerte z3 und z4 bestimmt, wobei die ternären Zustandswerte z3 und z4 in den ternären Speicher Sp 13 gespeichert werden. Hierbei werden die möglichen Zustandswerte von z3 als A0, A1, A2 bezeichnet, und die möglichen Zustandswerte von z4 werden als B0, B1, B2 bezeichnet.
-
Tabelle 13 beschreibt die Funktion
q3 , und Tabelle 14 beschreibt die Funktion
q4 .
Tabelle 13 q
3(y
5, y
6)
y5 | y6 | z3 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 2 |
1 | 0 | - |
Tabelle 14 q
4(y
7, y
8)
y7 | y8 | z4 |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 2 |
0 | 1 | - |
-
Wie zuvor stehen in den durch yi gekennzeichneten Spalten der Tabellen 13 und 14 binäre Werte, und in den durch zj gekennzeichneten Spalten stehen ternäre Werte. Die Funktionen q3 und q4 werden durch Schaltkreise Sq3 und Sq4 verwirklicht, die eine Digital-Analog-Wandlung ausführen, und deren Realisierung durch einen Analog-Digital-Wandler für einen Fachmann nicht schwierig ist.
-
Es soll nun die Realisierung des Codierers Cod
12 und des Korrektors
Cor 17 für eine spezielle Ausführungsform für einen speziellen linearen Code erläutert werden, wobei acht binäre Eingabewerte x
1, ..., x
8 zu speichern sind. Diese acht binären Eingabewerte werden, wie oben beschrieben ist, in 10 binäre Hilfslesewerte y
1, ..., y
10 transformiert, welche die Daten- oder Informationsbits des linearen Codes
C darstellen. Der Code
C weist 10 Informationsbits y
1, ..., y
10 und 5 Prüfbits c
1, ..., c
5 auf. Der Code
C kann durch eine (10, 15)-G-Matrix
G und durch eine (5, 15)-H-Matrix
H beschrieben werden. Als ein Beispiel für eine Generatormatrix wird die folgende Generatormatrix
G gewählt.
-
Die G-Matrix weist die folgende Form auf:
-
Hierbei ist I
10 die 10-dimensionale Einheitsmatrix und P
10,5 mit
die Paritätsmatrix.
-
Die Prüfbits c
1, ..., c
5 werden durch
bestimmt, sodass
durch den Unterschaltkreis Bincode
109 in
10 ausgeführt wird. In diesem speziellen Beispiel ist
C ein binärer Code, und als ein Spezialfall führt der Schaltkreis Bincode die Prüfbiterzeugung des Codes
C aus. Ein Fachmann wird verstehen, dass der betrachtete Code
C ein Hsiao-Code ist, der alle 1-Bit-Fehler korrigieren und alle 2-Bit-Fehler erkennen kann.
-
Die Implementierung der Prüfbits c1, ..., c5, die aus den Hilfslesewerten y1, ..., y10 durch XOR-Operationen bestimmt sind, ist für einen Fachmann nicht schwierig und muss somit nicht ausführlicher erläutert werden.
-
Die Paare [y1,y2], [y3,y4], [y5,y6], [y7,y8], ..., von Hilfslesewerten, die jeweils aus einem ternären Zustandswert, der in einer ternären Speicherzelle gespeichert ist, abgeleitet werden, nehmen jeweils nur drei verschiedene Werte, z.B. die Werte [0,0], [0,1], [1,1], an. Paare von Prüfbits nehmen jedoch vier verschiedene Werte an, weshalb ein Paar von Prüfbits nicht in einer ternären Speicherzelle gespeichert werden kann. Das soll für das Paar [c1,c2] von Prüfbits erläutert werden.
-
Sind alle Hilfslesewerte gleich 0, y1 = y2 = ... = y10 = 0, dann ist [c1,c2] = [0, 0].
-
Ist [y1, y2] = [0, 1] und sind alle anderen Hilfslesewerte gleich 0, dann ist [c1, c2] = [1,1].
-
Ist [y3, y4] = [1, 1] und sind alle anderen Hilfslesewerte gleich 0, dann ist [c1, c2] = [0, 1].
-
Ist [y1, y2] = [0, 1] und [y3, y4] =[1, 1] und sind alle anderen Hilfslesewerte gleich 0, dann ist [c1, c2] = [1, 0].
-
Ein Paar von Prüfbits kann somit nicht in einer einzigen ternären Speicherzelle gespeichert werden.
-
Nachfolgend wird nun eine mögliche Ausbildung des Korrektors
Corr für den betrachteten linearen Code
C beschrieben. Die Fehlerkorrektur wird so ausgeführt, dass aus den ausgelesenen, möglicherweise fehlerhaften Speicherzuständen
die Hilfslesewerte
gebildet werden, wie beschrieben wurde, und dann diese Hilfslesewerten und die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
mithilfe des Korrektors Korr
1016 den Korrekturvektor e = e
1, ..., e
10 bestimmen.
-
Die Fehlerkorrektur wird unter Verwendung der H-Matrix
H des Codes
C ausgeführt, die bekanntermaßen als
bestimmt wird, wobei
die transponierte Matrix der Matrix P
10,5 ist, in der Zeilen und Spalten vertauscht wurden, und I
5 die 5-dimensionale Einheitsmatrix ist, sodass
gilt. Hierbei sind h
i für i= 1, ..., 15 die Spalten der H-Matrix
H.
-
Alle Spalten der H-Matrix H sind unterschiedlich, und jede Spalte hi, i = 1, ..., 15, enthält entweder eine 1 oder drei 1-en, d.h. eine ungerade Zahl von Einsen.
-
Wie durch
6a dargestellt ist, weist der Korrektor
17a einen Syndromgenerator
61a auf, der für k = 10 und I = 5 die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
umfasst; und die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
die aus dem Speicher gelesen wurden, bilden gemäß der folgenden Beziehung
ein Fehlersyndrom s, wie es für einen linearen Code üblich ist, sodass die einzelnen Komponenten
s1 , ...,
s5 des Fehlersyndroms zu
bestimmt werden.
-
Hierbei ist
der transponierte Spaltenvektor des Zeilenvektors
und [
s1 , ...,
s5 ]
T ist der transponierte Spaltenvektor des Zeilenvektors [
s1 , ...,
s5 ] der Komponenten des Syndroms.
-
Die Implementierung des Syndromgenerators 61a, der die angegebenen Gleichungen für die Komponenten des Fehlersyndroms s1 , s2 , s3 , s4 , s5 ausführt, indem zum Beispiel XOR-Gatter verwendet werden oder indem ein gängiges Synthesewerkzeug verwendet wird, ist für einen Fachmann nicht schwierig.
-
Aus dem Fehlersyndrom s bestimmt der Decoder
62a den zugehörigen Korrekturvektor e = e
1, ..., e
10 für die Hilfslesewerte
welche die Informationsbits des betrachteten linearen Fehlerkorrekturcodes
C sind. Die Tabelle 15 stellt die Wertetabelle des Decoders
52 dar.
Tabelle 15
s1 | s2 | s3 | s4 | s5 | e1 | e2 | e3 | e4 | e5 | e6 | e7 | e8 | e9 | e10 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
-
Insgesamt gibt es 32 = 25 verschiedene Syndromwerte. Entsprechende Korrekturwerte sind mit 11 Syndromwerten von denen in Tabelle 15 verbunden.
-
Für alle Syndromwerte, die in der Tabelle 15 nicht aufgeführt sind, können die Werte für e1, ..., e10 zufällig sein, was zur Optimierung des Decoders dienen kann. Zum Beispiel können alle diese Werte auf 0 festgelegt werden. Ist das Fehlersyndrom gleich 0, dann findet keine Korrektur statt, wie in der ersten Zeile von Tabelle 15 dargestellt ist, da dann e = 0, ..., 0 ist. Gilt für das Fehlersyndrom, dass s = hi, (i ∈ {1, ..., 10}) ist, dann wird die i-te Komponente der Hilfslesewerte korrigiert, was der Korrektur eines 1-Bit-Fehlers entspricht. In diesem Fall gilt für die i-te Komponente ei = 1. Alle anderen Komponenten von e sind 0. Ist s = [1, 1, 0, 0, 1]T= h3, dann ist e = [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]T, und die dritte Komponente der Hilfslesewerte wird korrigiert.
-
In 11 ist ein möglicher Decoderschaltkreis dargestellt.
-
Der Decoderschaltkreis von 11 weist 5 binäre Eingänge, welche die Komponenten s1 , s2 , s3 , s4 , s5 übertragen, und 10 binäre Ausgänge auf, welche die Komponenten e1, ..., e10 ausgeben. Er weist 10 AND-Gatter 110i, i = 1, ..., 10 auf, die jeweils drei Eingänge aufweisen, wobei der Ausgang des AND-Gatters 110i den Wert ei überträgt.
-
Der Eingang des Decoders, der die Komponente s1 überträgt, ist jeweils an einen ersten Eingang der AND-Gatter 1101, 1102, 1103, 1104, 1105 und 1106 angeschlossen. Der Eingang des Decoders, der die Komponente s2 überträgt, ist jeweils an einen zweiten Eingang der AND-Gatter 1101, 1102, 1103 und einen ersten Eingang der AND-Gatter 1107, 1108, 1109 angeschlossen. Der Eingang des Decoders, der die Komponente s3 überträgt, ist an einen ersten Eingang des AND-Gatters 11010, jeweils an einen zweiten Eingang der AND-Gatter 1104, 1105, 1107, 1108 und an den dritten Eingang des AND-Gatters 1101 angeschlossen. Der Eingang des Decoders, der die Komponente s4 überträgt, ist jeweils an einen zweiten Eingang der AND-Gatter 1106, 1109, 1010 und den dritten Eingang der AND-Gatter 1102, 1104, 1107 angeschlossen. Der Eingang des Decoders, der die Komponente s5 überträgt, ist jeweils an den dritten Eingang der AND-Gatter 1103, 1105, 1106, 1108, 1109, 11010 angeschlossen.
-
12 zeigt einen möglichen Fehlererkennungsschaltkreis für die beschriebene Ausführungsform. Er weist einen Syndromgenerator
1203, wie er auch für den Korrrektor
17a in
6a verwendet wurde, einen 5-Eingang-XOR-Baum 1201 und einen 5-Eingang-OR-Baum
1202 auf. Der Syndromgenerator weist 10 erste binäre Eingänge, an denen die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
eingegeben werden, und 5 weitere Eingänge, welche die möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
übertragen, sowie 5 Ausgänge auf, an denen die Syndrombits
s1 ,
s2 ,
s3 ,
s4 ,
s5 ausgegeben wurden. Die
5 Ausgänge des Syndromgenerators sind sowohl mit den 5 Eingängen des XOR-Baums
1201, der an seinem Ausgang die Parität
P(s) der Syndromkomponenten
P(s) = s
1 ⊕ s
2 ⊕ ... ⊕ s
5 ausgibt, als auch mit den 5 Eingängen des OR-Baums
1202 verbunden, der die OR-Operation OR(s) = s
1 ∨ s
2 ∨ ... ∨ s
5 der Syndromkomponenten ausgibt.
-
Werden nur 1-Bit-Fehler und 2-Bit-Fehler unterschieden, dann gilt das Folgende, weil alle Spalten hi der H-Matrix H ungerade Zahlen von 1-en aufweisen:
- Es liegt ein 1-Bit-Fehler vor, wenn P(s) = 1 und OR(s) = 1 ist.
- Es liegt ein 2-Bit-Fehler vor, wenn P(s) = 0 und OR(s) = 1 ist.
-
13 zeigt eine gemeinsame Ausführung des Korrekturschaltkreises und des Fehlererkennungsschaltkreises. Da der Syndromgenerator 1301 sowohl für die Fehlerkorrektur als auch für die Fehlererkennung verwendet werden kann, ist es möglich, nur einen Syndromgenerator auszubilden und seine Ausgänge, welche die Komponenten s1 , ..., s5 übertragen, gleichzeitig mit den entsprechenden Eingängen des Decoders 1304, den Eingängen des XOR-Baums 1302 und den Eingängen des OR-Baums 1203 zu verbinden, sodass der Korrektor Cor 17 und der Schaltkreis für die Fehlererkennung Det 120 hierbei gemeinsam ausgeführt werden.
-
Es soll nun die Funktionsweise der betrachteten Ausführungsform erläutert werden.
-
In einem Speicher mit einem Unterschaltkreis BT gemäß 3c sind die binären Werte x1, ..., x8 = 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1 zu speichern. Der Unterschaltkreis BT weist wiederum, wie in 3c dargestellt ist, die Unterschaltkreise BT1 38, BT2 39, BT3 310 und BT4 311 auf, wobei beide Unterschaltkreise BT1 und BT2 die gleiche Funktion f ausführen, wie in Tabelle 6 dargestellt ist.
-
Der Unterschaltkreis BT1 transformiert die Bits x1, x2, x3 = 001 gemäß Tabelle 6 in die ternären Zustände 2ter , 1ter . Der Unterschaltkreis BT2 transformiert die Bits x4, x5, x6 = 101 von Tabelle 6 in die ternären Zustände 0ter , 2ter . Der Unterschaltkreis BT3 bildet das Bit x7 = 1 in den ternären Zustand 1ter ab, genau wie der Unterschaltkreis BT4 das Bit x8 = 1 in den ternären Zustand 1ter abbildet. Die ternären Zustände 2ter , 1ter , 0ter , 2ter , 1ter , 1ter werden in die ersten 6 Speicherzellen des Speichers Sp 13 geschrieben.
-
Der Codierer Cod 12 transformiert die 8 binären Eingabewerte x1, ..., x8 = 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1 in die fünf binären Prüfbits bits c1, ..., c5.
-
Die Funktionsweise kann, wie beschrieben wurde, so verstanden werden, dass er zuerst seine Eingabewerte funktionell in die entsprechenden Hilfslesewerte transformiert und die entsprechenden Prüfbits aus den Hilfslesewerten erzeugt, wobei hier ein linearer Code C verwendet wird, obwohl diese zwei Schritte nicht getrennt ausgeführt werden müssen, so zum Beispiel wegen der gemeinsamen Optimierung der entsprechenden Unterschaltkreise .
-
Gemäß Tabelle 9 werden die Bits x
1, x
2, x
3 = 0, 0, 1 zuerst in die Hilfslesewerte y
1, y
2, y
3, y
4 = 1, 1, 0, 1 transformiert, die Bits x
4, x5, x
6 =
101 werden in die Hilfslesewerte y
5, y
6, y
7, y
8 = 0, 0, 1, 1 transformiert und Bit x
7 = 1 wird in y
9 = 1 transformiert und Bit x
8 = 1 wird durch den Codierer in y
10 = 1 transformiert. Aus den sich ergebenden Hilfslesewerten 1101001111 werden die binären Prüfbits c
1, ..., c
5 bestimmt durch
wie unmittelbar berechnet werden kann. Die binären Prüfbits c
1, c
2, c
3, c
4, c
5 = 1, 1, 1, 1, 1 werden durch die Unterschaltkreise
bt1 1010, ...,
bt5 1011 in die ternären Zustände
1 ter,
1ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter transformiert und jeweils in eine separate von fünf weiteren Zellen des Speichers
Sp 1013 geschrieben, sodass insgesamt die Werte z
1, ..., z
4, z
5, z
6, c
1, ..., c
5 =
2ter ,
1ter ,
0ter ,
2ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter ,
1ter in den ternären Speicher geschrieben sind.
-
Wenn kein Fehler auftritt, dann werden die Zustandswerte
ausgelesen. Die ternären Werte
werden durch den Unterschaltkreis
LH 16, der im Einzelnen in
4 dargestellt ist, in die Hilfslesewerte
transformiert, wobei für LH
1, LH
2, LH
3 und LH
4 Tabelle 8 verwendet wird. Die ternären Zustände
1ter , ...,
1ter , die den Prüfbits c
1, ..., c
5 entsprechen, werden durch den entsprechenden Unterschaltkreis
tb1 151, ..., tb
5 155 in binäre Werte
1bin , ...,
1bin transformiert, sodass die Hilfslesewerte y' = (1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1) durch den Unterschaltkreis
LH 16 ausgegeben werden. Diese Hilfslesewerte und die Prüfbits
die aus dem Speicher gelesen wurden, werden in die entsprechenden Eingänge des Korrektors
17 eingegeben. In seinem Syndromgenerator
61a von
6a bildet der Korrektor das Fehlersyndrom
das wieder einfach berechnet wird, und der Decoder
62a gibt gemäß der ersten Zeile von Tabelle 15 den Korrekturvektor e = e
1, ..., e
10 = 0, ..., 0 aus, dessen Komponenten im XOR-Schaltkreis
18a mit den Hilfslesewerten y' zu den korrigierten Hilfslesewerten
kombiniert werden.
-
Aus den korrigierten Hilfslesewerten y
c bildet der Unterschaltkreis
BB 19 die korrigierten Ausgabewerte x
c. Der Unterschaltkreis
BB 19 ist eingerichtet, wie in
7c dargestellt ist. Der Unterschaltkreis
BB1 78 transformiert die korrigierten Hilfslesewerte
gemäß Tabelle 10 in die korrigierten Ausgabewerte
Der Unterschaltkreis
BB2 79 transformiert die korrigierten Hilfslesewerte
gemäß Tabelle 10 in die korrigierten Ausgabewerte
Der Unterschaltkreis
BB3 710 transformiert den korrigierten Hilfslesewert
in den korrigierten Ausgabewert x
7 = 1. Der Unterschaltkreis
BB4 711 transformiert den korrigierten Hilfslesewert
in den korrigierten Ausgabewert x
8 = 1. Am Schaltkreisausgang wird somit das korrigierte Ergebnis
ausgegeben.
-
Es wird nun angenommen, dass der ternäre Zustand z
1 = 2, der in Speicher geschrieben wurde, beim Auslesen fehlerhaft in den Zustand
verfälscht wurde. Dann werden beim Lesen aus dem Speicher die Zustandswerte
ausgelesen. Die ternären Werte
werden durch den Unterschaltkreis
LH 16, der in
4 im Einzelnen dargestellt ist, unter Verwendung der Tabelle 8 in die Hilfslesewerte
transformiert, sodass durch den Unterschaltkreis
LH 16 die Hilfslesewerte y' = (0,1,0,1,0,0,1,1,1,1) ausgegeben werden. Diese Hilfslesewerte und die Prüfbits
die aus dem Speicher gelesen wurden, werden den entsprechenden Eingängen des Korrektors
17 zugeführt. In seinem Syndromgenerator
61a von
6 bildet der Korrektor das Fehlersyndrom
und der Decoder
620 gibt entsprechend der zweiten Zeile von Tabelle 15 den Korrekturvektor e = e
1, ..., e
10 = 1, 0, ..., 0 aus, der im XOR-Schaltkreis
18a mit den Hilfslesewerten y' zu den korrigierten Hilfslesewerten
kombiniert wird.
-
Ebenso kann aus 11 entnommen werden, dass das AND-Gatter 1101 an seinem Ausgang für das Syndrom 1, 1, 1, 0, 0 = s1, s2, s3, s4, s5 den Wert e1 = 1 ausgibt, während für alle anderen AND-Gatter 110i, i = 2, ..., 10, ei = 0 gilt. Der Fehler, dass der gespeicherte ternäre Wert 2ter fehlerhaft zu 1ter verfälscht wurde, ist in den Hilfslesewerten korrigiert worden. Aus den korrigierten Hilfslesewerten yc bildet der Unterschaltkreis BB 19, wie beschrieben wurde, die korrigierten Ausgabewerte xc.
-
Am Schaltkreisausgang wird somit wieder das korrigierte Ergebnis
ausgegeben.
-
Wenn ein Fehlererkennungsschaltkreis Det 120 vorhanden ist, der wie in 12 den Syndromgenerator 51, den XOR-Baum 1201 und den OR-Baum 1202 umfasst, dann setzt er für das Fehlersyndrom s1, ..., s5 = 1, 1, 1, 0, 0 an, dass für die Parität P(s) der Komponente des Fehlersyndroms P(s) = 1 und für die OR-Operation OR(s) = 1 gilt, sodass ein 1-Bit-Fehler angezeigt wird.
-
Ausführungsformen stellen eine Schaltung bereit, die zur Speicherung und zur Fehlerkorrektur von Folgen x1, .., xn von binären Daten mit n ≥ 3 ausgelegt ist, welche in einem Speicher mit Speicherzellen gespeichert werden können, die ternäre Zustände annehmen können, wobei aus den Folgen von binären Zuständen bestimmte ternäre Werte in Speicherzellen gespeichert werden, die ternäre Zustände annehmen können, und wobei dann, wenn aus dem Speicher aus den Speicherzellen, die ternäre Zustände annehmen können, möglicherweise fehlerhafte ternäre Werte gelesen werden, binäre Hilfslesewerte ausgebildet werden, wobei ein Codierer vorhanden ist, der an seinen Ausgängen in Abhängigkeit von den Daten x1, ..., xn, die an seinen mindestens n binären Eingängen eingegeben werden, binäre Prüfbits ausgibt, wobei Ausgänge des Codierers, die ein binäres Prüfbit übertragen, an einen Dateneingang einer Speicherzelle des Speichers angeschlossen sind, wenn in den Speicher geschrieben wird, wobei ein Dateneingang einer Speicherzelle, der an einen Ausgang des Codierers angeschlossen ist, nicht mit irgendeinem weiteren Ausgang des Codierers verbunden ist, und wobei der Codierer so ausgelegt ist, dass die binären Prüfbits, die durch den Codierer bestimmt wurden, und die binären Hilfslesewerte in dem fehlerfreien Fall ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes bilden.
-
Einigen Ausführungsformen entsprechend ist der Codierer so ausgelegt, dass der Codierer außer den n binären Eingängen für die Eingabe der Datenwerte x1, ..., xn ferner q binäre Eingänge für die Eingabe von binären Werten A = A1, ..., Aq = F (a1, ..., aQ) aufweist, die aus den Adressbits (a = a1, ..., aQ) bestimmt wurden, wobei F eine eindeutige Abbildung von Q-stelligen binären Werten auf q-stellige binäre Werte ist, wobei Q die Wortbreite der Speicheradresse ist und wobei 1 ≤ q ≤ Q gilt und wobei der Codierer so eingerichtet ist, dass die binären Prüfbits, die durch den Codierer bestimmt wurden, die Werte A1 ..., Aq, die aus den Adressbits bestimmt wurden, und die binären Hilfslesewerte in dem fehlerfreien Fall ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes bilden.
-
Einige Ausführungsformen stellen eine Schaltung zum Speichern von Folgen binärer Werte x1, ..., xn in einem Speicher bereit, wobei n ≥ 3 ist, wobei die Speicherzellen einer nicht leeren Untermenge von Speicherzellen des Speichers drei Zustandswerte annehmen können und wobei alle Speicherzellen, die nicht drei Zustandswerte annehmen können, zwei Zustandswerte annehmen können, mit den folgenden Merkmalen:
- 1. Es ist ein Unterschaltkreis BT mit n binären Eingängen und M Ausgängen für die Transformation von n binären Eingabewerten x1, ..., xn in M Ausgabewerte
vorhanden, wobei 2 ≤ m ≤ M und wobei M < n und wobei n ≥ 4 ist,
wobei die Ausgabewerte z1, ..., zm in Abhängigkeit von den Eingabewerten drei verschiedene Werte annehmen können und wobei die Ausgabewerte zm+1, ..., zM in Abhängigkeit von den Eingabewerten höchstens zwei verschiedene Werte annehmen können.
- 2. Die M Ausgänge des Unterschaltkreises BT werden M Dateneingängen eines Speichers Sp zugeführt, wobei beim Schreiben in den Speicher die Ausgabewerte z1, ..., zm des Unterschaltkreises BT in Speicherzellen gespeichert werden, die 3 Zustände annehmen können, und wobei die Ausgabewerte zm+1, ..., zM in Speicherzellen gespeichert werden, die mindestens zwei Zustände annehmen können.
- 3. Es ist ein Unterschaltkreis LH zur Bestimmung binärer Hilfslesewerte
mit M Eingängen und k Ausgängen vorhanden, wobei beim Lesen aus dem Speicher m erste Eingänge des Unterschaltkreises LH an die Datenausgänge der Speicherzellen des Speichers Sp angeschlossen sind, in die beim Schreiben die ternären Werte z1, ..., zm geschrieben werden und aus dem beim Lesen die möglicherweise fehlerhaften ternären Werte
gelesen werden, und wobei die weiteren M - m Eingänge des Unterschaltkreises LH an die Datenausgänge der Speicherzellen angeschlossen sind, in die beim Schreiben die Werte zm+1, ..., zM geschrieben werden und aus denen beim Lesen die möglicherweise fehlerhaften Werte
gelesen werden, und der an seinen k Ausgängen k binäre Hilfslesewerte
mit k ≥ m + M ausgibt.
- 4. Es ist ein Codierer Cod mit n binären Eingängen und l binären Ausgängen zum Bestimmen l binärer Prüfbits c1, ..., cl aus den n binären Eingabewerten x1, ..., xn mit
vorhanden, wobei an n binären Eingängen des Codierers Cod die binären Eingabewerte x1, ..., xn eingegeben werden und an l binären Ausgängen die entsprechenden binären Prüfbits c1, ..., cl ausgegeben werden und wobei der Codierer so ausgelegt ist, dass er die Prüfbits c1, ...cl aus den Eingabewerten x1, ..., xn so bestimmt, dass die Bits
ein Codewort eines Fehlerkorrekturcodes C der Länge k + l mit k Datenbits und l Prüfbits bilden und die Bits
funktionell durch die anschließenden Transformationen der Datenbits x1, ..., xn durch den Unterschaltkreis BT und LH bestimmt werden.
- 5. Für j = 1, ..., l ist der Ausgang des Codierers Cod, der die Prüfbits cj überträgt, mit dem Dateneingang der j-ten Speicherzelle verbunden, wenn in den Speicher geschrieben wird, wobei der Dateneingang dieser j-ten Speicherzelle mit keinem weiteren Ausgang des Codierers verbunden ist.
- 6. Es ist ein Korrektor Cor für einen Fehlerkorrekturcode C mit l ersten binären Eingängen und k zweiten binären Eingängen vorhanden, wobei für j = 1, ..., l der j-te Eingang der l ersten Eingänge des Korrektors an den Datenausgang der Speicherzelle angeschlossen ist, der beim Schreiben mit dem j-ten Ausgang des Codierers verbunden ist, sodass beim Auftreten eines Fehlers an seinem j-ten Eingang der Wert
des möglicherweise fehlerhaften j-ten Prüfbits eingegeben wird, und dann, wenn kein Fehler aufgetreten ist, der richtige Wert cj des j-ten Prüfbits angewendet wird, wobei an dem k Bit breiten zweiten Eingang des Korrektors die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
die durch den Unterschaltkreis LH ausgegeben werden, eingegeben werden und der Korrektor so ausgelegt ist, dass er einen Korrekturvektor e = e1, ..., ek an seinem k Bit breiten Ausgang ausgibt, sodass
gilt, wenn ein Fehler auftritt, der durch den Fehlerkorrekturcode C korrigiert werden kann, und op1, ..., opk eindeutig umkehrbare binäre Operationen sind und wobei der Korrekturvektor e gleich dem Nullvektor
ist, wenn kein Fehler aufgetreten ist, wobei
für i = 1, ..., k das Nullelement der Operation opi ist.
- 7. Es ist ein Kombinationsschaltkreis Vkn mit einem k Bit breiten ersten Eingang und einem k Bit breiten zweiten Eingang und einem k Bit breiten Ausgang vorhanden, wobei der erste k Bit breite Eingang an den k Bit breiten Ausgang des Unterschaltkreises LH angeschlossen ist, der die möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
überträgt, und der zweite k Bit breite Eingang an den k Bit breiten Ausgang des Korrektors Cor angeschlossen ist, der den Korrekturvektor e = e1, ..., ek überträgt, wobei der Kombinationsschaltkreis so ausgelegt ist, dass er an seinem k-Ausgang den korrigierten Hilfslesewert
ausgibt, wobei op1, ..., opk eindeutig umkehrbare Operationen sind und
gilt, wenn kein Fehler oder ein durch den Code C korrigierbarer Fehler aufgetreten ist.
- 8. Es ist ein Unterschaltkreis BB für die Transformation der korrigierten binären Hilfslesewerte
in n korrigierte binäre Datenbits
vorhanden, der so ausgelegt ist, dass dann, wenn
gilt, auch
gilt.
- 9. Die Unterschaltkreise BT 11, LH 16 und BB 19 sind so ausgelegt, dass die Eingabewerte x = x1, ..., xn mindestens dann wiederhergestellt werden, wenn nach den anschließenden Transformationen der Eingabewerte durch den Unterschaltkreis BT, LH und BB kein Fehler aufgetreten ist und
gilt.
-
In einigen Ausführungsformen ist der Codierer so ausgeführt, dass Prüfbits, die durch den Codierer bestimmt wurden, zusätzlich von Werten der Adressbits der Schreibadresse a = a
1, ..., a
Q abhängen, und der Korrektor ist so ausgeführt, dass der durch den Korrektor bestimmte Korrekturvektor zusätzlich von entsprechenden Werten der Adressbits der Leseadresse
abhängt.
-
Ausführungsformen entsprechend weist der Codierer zusätzlich zu
n binären Eingängen für die Eingaben der Datenbits x
1, ...x
n ferner
q, q ≥ 1, binäre Eingänge für die Eingabe von
q Bits A
1, ..., A
q auf, die aus den Adressbits der Leseadresse a = a
1, ..., a
Q abgeleitet sind,
wobei
F eine eindeutige Zuordnung der Bits A
1, ..., A
q zu den Bits a
1, ..., a
Q der Leseadresse ist und wobei der Codierer so ausgelegt ist, dass c
1, ..., c
l, y
1, ..., y
k, A
1, ..., A
q ein Codewort eines Fehlerkorrektorcodes
C ist und wobei der Korrektor außer den l binären Eingängen für die Eingabe der möglicherweise fehlerhaften Prüfbits
und der
k möglicherweise fehlerhaften Hilfslesewerte
weitere
q binäre Eingänge für die Eingabe von
q Bits
aufweist, die aus den
Q Adressbits der Leseadresse
abgeleitet sind,
-
In einigen Ausführungsformen weist der Korrektor außer
k binären Ausgängen für die Ausgabe der Korrekturwerte e
1, ..., e
k zur Korrektur der Hilfslesewerte
weitere
q binäre Ausgänge für die Ausgabe von Korrekturwerten
zur Korrektur der Bits
auf, die aus den Adressbits der Leseadresse abgeleitet sind.
-
Ausführungsformen entsprechend gilt q = 1, und
ist die Parität der Schreibadresse, und
ist die Parität der Leseadresse.
-
In Ausführungsformen gilt q = Q, A
1, ..., A
Q = a
1, ..., a
q und
-
Einigen Ausführungsformen entsprechend werden die Ausgänge des Korrektors, welche die Korrekturwerte
übertragen,
q Eingängen eines Fehlererkennungsschaltkreises zugeführt, der dann, wenn der Korrekturwert
zu einer Adresskorrektur gehört, an seinem Ausgang einen Adressfehler anzeigt.
-
In Ausführungsformen wird der Fehlererkennungsschaltkreis als ein NOR-Schaltkreis mit
q Eingängen realisiert, in denen die
q Eingaben mit den
q Korrekturwerten
von den Ausgängen des Korrektors verbunden sind.
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Einigen Ausführungsformen entsprechend ist der Code C ein linearer Code.
-
In Ausführungsformen ist der Korrektor eine Reihenschaltung eines Syndromgenerators und eines Decoders.
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Ausführungsformen entsprechend ist der Korrektor eine Reihenschaltung eines Syndromgenerators und eines Decoders, und der Syndromgenerator ist an einen Adressfehlerbestimmer angeschlossen, der ein Signal „Adressfehler“ ausgibt, wenn das Fehlersyndrom, das durch den Syndromgenerator bestimmt wurde, einem Adressfehler entspricht.
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In einigen Ausführungsformen ist für j = 1, ..., l der j-te Ausgang des Codierers für das Prüfbit
cj an den Eingang eines Unterschaltkreises
btj für die Transformation eines binären Wertes
cj in einen ternären Wert
angeschlossen, in welchem der Ausgang beim Schreiben an den Dateneingang einer Speicherzelle zum Speichern des ternären Wertes
angeschlossen ist, und wobei beim Lesen der Datenausgang der ternären Speicherzelle zum Speichern des ternären Wertes
an den Eingang eines Unterschaltkreises
tbj für die Transformation eines ternären Wertes
in einen binären Wert
angeschlossen ist, in welchem der Ausgang an die entsprechenden Eingänge des Korrektors angeschlossen ist, wobei tb
j[bt
j(c
j)] = c
j gilt.
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Ausführungsformen entsprechend wird der binäre Wert 0 durch den Unterschaltkreis btj in einen minimalen ternären Wert transformiert, und wobei der Wert 1 durch den Unterschaltkreis btj in einen maximalen ternären Wert transformiert wird.
-
In Ausführungsformen wird der binäre Wert 0 durch den Unterschaltkreis btj in einen maximalen ternären Wert transformiert, und wobei der Wert 1 durch den Unterschaltkreis btj in einen minimalen ternären Wert transformiert wird.
-
Ausführungsformen entsprechend ist der j-te Ausgang des Codierers für mindestens ein j ∈ {1, ..., l} beim Schreiben direkt an den Dateneingang einer Speicherzelle zum Speichern eines binären Wertes cj angeschlossen und wobei beim Lesen der Datenausgang der Speicherzelle zum Speichern des binären Wertes cj direkt an den entsprechenden Eingang des Korrektors angeschlossen ist.
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In einigen Ausführungsformen ist der Code
C ein linearer Code mit einer Generatormatrix
G = (l,
P), und der Codierer ist so ausgelegt, dass die Prüfbits c = c
1, ..., c
l gemäß der Beziehung
bestimmt werden, wobei
G eine (k, k + l)-Matrix ist, wenn die Adressbits nicht in die Fehlererkennung einbezogen sind, und die Prüfbits gemäß der Beziehung
bestimmt werden, in der
G eine (k + q, k + l + q)-Matrix ist, wenn die Adressbits über die Bits A
1, ..., A
q, die aus den Adressbits a
1, ..., a
Q abgeleitet sind, in die Fehlererkennung einbezogen sind.
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Ausführungsformen entsprechend ist der Unterschaltkreis
BT 11 für die Transformation der Eingabewerte x
1, ..., x
n in die Ausgabewerte z
1, ..., z
m, z
m+1, ..., z
M eine Reihenschaltung eines Unterschaltkreises BSS
94 für die Transformation der Eingabewerte x
1, ..., x
n in
k binäre Hilfsschreibwerte
und eines Unterschaltkreises
BTS 95 für die Transformation der binären Hilfsschreibwerte
in die Ausgabewerte z
1, ..., z
m, z
m+1, ..., z
M des Schaltkreises
BT 11.
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In Ausführungsformen ist der Unterschaltkreis BSS so ausgeführt, dass die Hilfsschreibwerte
die durch den Unterschaltkreis BSS bestimmt wurden, gleich den fehlerfreien Hilfslesewerten y
1, ..., y
k sind, die durch die Unterschaltkreise
BB und
LH bestimmt wurden, und der Codierer ist so ausgeführt, dass er die Prüfbits c
1, ..., c
l unter Verwendung der Hilfsschreibwerte bestimmt, die durch den Unterschaltkreis BBS ausgegeben wurden.
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Ausführungsformen entsprechend ist der Codierer so ausgeführt, dass die Prüfbits c = c
1, ..., c
l entsprechend der Beziehung
bestimmt werden, in der
G eine (k, k + l)-Matrix ist, wenn die Adressbits nicht in die Fehlererkennung einbezogen sind, und entsprechend der Beziehung
bestimmt werden, in der
G eine (k + q, k + I + q)-Matrix ist, wenn die Adressbits über die Bits A
1, ..., A
q, die aus den Adressbits a
1, ..., a
Q abgeleitet sind, in die Fehlererkennung einbezogen sind.
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Einer Ausführungsform entsprechend ist der Unterschaltkreis
LH 16 zur Bestimmung binärer Hilfslesewerte
aus den Zustandswerten
die aus dem Speicher gelesen wurden, so ausgeführt, dass jeder ternären Zustandskomponente
i=1, ..., 1, ..., m komponentenweise mindestens zwei binäre Hilfslesewerte zugeordnet werden und jeder binären Zustandskomponente z
m+1, ..., z
M mindestens ein binärer Hilfslesewert zugeordnet wird, und so dass
k ≥ m +
M gilt.
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Obwohl einige Ausbildungen im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Ausbildungen auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, in der ein Block oder ein Gerät einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog stellen Ausbildungen, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung einer entsprechenden Einheit oder eines Elements oder eines Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Das erfindungsgemäß zerlegte Signal kann in einem digitalen Speichermedium gespeichert oder auf einem Übertragungsmedium, wie z.B. einem drahtlosen Übertragungsmedium oder einem drahtgebundenen Übertragungsmedium, wie z.B. dem Internet, übertragen werden.
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In Abhängigkeit von bestimmten Realisierungsanforderungen können Ausführungsformen von Ausführungen in Hardware oder in Software realisiert werden. Die Realisierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, zum Beispiel einer Diskette, einer DVD, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers erfolgen, die darauf gespeichert elektronisch lesbare Steuersignale aufweisen, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder zur Zusammenarbeit in der Lage sind), dass das jeweilige Verfahren ausgeführt wird.
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Einige Ausführungsformen weisen einen nichtflüchtigen Datenträger auf, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die zur Zusammenarbeit mit einem programmierbaren Computersystem in der Lage sind, sodass eines der hier beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
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Im Allgemeinen können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode realisiert werden, wobei der Programmcode funktionsfähig zur Ausführung eines der Verfahren ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann zum Beispiel auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
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Andere Ausführungsformen umfassen das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
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Mit anderen Worten ist ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren aufweist, somit eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
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Somit ist ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), der ein darauf aufgezeichnetes Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren aufweist, eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren.
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Somit ist ein Datenstrom oder eine Signalfolge, welche(r) das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren darstellt, eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Datenstrom oder die Signalfolge kann zum Beispiel eingerichtet sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, zum Beispiel über das Internet, übertragen zu werden.
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Eine weitere Ausführungsform weist Verarbeitungsmittel, zum Beispiel einen Computer oder einen programmierbaren Logikbaustein, auf, die ausgelegt oder geeignet sind, eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Eine weitere Ausführungsform weist einen Computer auf, der auf ihm installiert ein Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren aufweist.
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In einigen Ausführungsformen kann ein programmierbarer Logikbaustein (zum Beispiel eine feldprogrammierbare Gatteranordnung) verwendet werden, um einige oder alle Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann eine feldprogrammierbare Gatteranordnung mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren durch eine beliebige Hardwarevorrichtung ausgeführt.
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Obwohl diese Erfindung in der Form einiger vorteilhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, gibt es Abänderungen, Vertauschungen und Äquivalente, die in den Umfang dieser Erfindung fallen. Es soll auch angemerkt werden, dass es viele alternative Wege zum Realisieren der Verfahren und Anordnungen der vorliegenden Erfindung gibt. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die nachfolgenden, beigefügten Ansprüche so interpretiert werden, dass sie alle Abänderungen, Vertauschungen und Äquivalente als ganz im Sinne und Umfang der vorliegenden Erfindung liegend einschließen.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung. Es ist davon auszugehen, dass Abwandlungen und Veränderungen der hier beschriebenen Anordnungen und Details für andere Fachleute offensichtlich sein werden. Es ist deshalb beabsichtigt, dass eine Einschränkung nur durch den Umfang der angemeldeten Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details vorliegt, die hier über die Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsformen vorgestellt wurden.
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Obwohl jeder Anspruch nur auf einen einzigen Anspruch zurückverweist, umfasst die Offenbarung auch beliebige denkbare Kombinationen von Ansprüchen.