SU1596465A1 - Устройство дл исправлени пакетных ошибок модульными кодами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике. Его использование в системах обработки цифровой информации позвол ет повысить достоверность работы. Устройство содержит генератор 1 синдрома, буферный регистр 3, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, триггер 7, элементы ИЛИ 8,13 и элементы И 12,14. Благодар  введению переключател  2, ключевого элемента 4, R сумматоров 9 по модулю два, N мультиплексоров 10, блока 11 контрол  и триггера 15 в устройстве обеспечиваетс  исправление всех модульных ошибок дл  выбранного кода. 5 ил.

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки цифровой информации.

Цель изобретения - повьштение достоверности работы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - выполнение генератора синдрома; на фиг.З проверочная матрица кода (24,16); на фиг. 4 - выполнение блока контроля; на фиг. 5 - временные диаграммы.

Устройство содержит генератор 1 синдрома, переключатель 2, буферный регистр 3, ключевой элемент 4, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, первый триггер 7, первый элемент 8 ИЛИ, сумматоры 9 по модулю два, мультиплексоры 10, блок контроля 11, первый элемент 12 И, второй элемент 13 ИЛИ, второй элемент 14 И и второй триггер 15. Нафиг. 1 обозначены вход 16 начальной установки, тактовый вход 17., информационный вход 18, информационные выходы 29, контрольный выход 20 и выход 21 готовности.

Генератор 1 синдрома содержит (фиг. 2) ячейки 22 памяти (триггеры) и сумматоры 23 по модулю два, подключение которых определяется порождающим многочленом входного кода (п, д-г). На фиг. 2 показано конкретное выполнение генератора 1 синдром'а для многочлецэ ц.(х)= х^е+х$+х + 1 при числе отброшенных символов 5=36 : для кода (24, 16). Проверочная матрица для этого же кода приведена на фиг. 3 (здесь η - 24) .

Блок 11 контроля содержит (фиг.4) г многовходовых сумматоров 24 по модулю два и элемент 25 ИЛИ-НЕ (г количество проверочных разрядов входного кода). Подключение входов каждого сумматора 24 ко входам блока 11 (к выходам мультиплексоров 10) определяется соответствующей строкой проверочной матрицы (фиг. 3). Например, для кода (24, 16) к первому сумматору 24 по модулю два надо подключить выходы мультиплексоров 10 с номерами 1, 2, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14 и 17 и т.д.

На фиг. 5 обозначены следующие сигналы: а - импульсы начальной установки на входе 16; б - тактовые импульсы на входе 17; в - входной код на входе 18; г - смена состояний в генераторе 1 синдрома; д - переключение >5 переключателя 2; е - смена состояний в буферном регистре 3; ж - тактовые импульсы на выходе ключевого элемента 4; з - смена состояний счетчика 5 импульсов; и - импульсы на выходе дешифратора 6; к - переключение триггера 7; л - импульсы на выходе первого элемента 8 ИЛИ; м - смена состояний в сумматорах 9 по модулю два; н переключение мультиплексоров 10; о сигнал на выходе блока 11 контроля; п - сигнал на контрольном выходе 20; р - сигнал на выходе 21 готовности; с - сигнал на выходе второго элемента 14 И; т - сигнал на выходе второго триггера 15.

В основе работы устройства лежит следующее. ,

Среди пакетных ошибок выделяют так называемые' модульные пакетные ошибки. Пакеты ошибок указанного вида располагаются в пределах ограниченного участка кодовой комбинации модуля. Такие ошибки характерны для устройств, в которых кодовое слово разбито на части и обрабатывается отдельно. Например, это может быть регистр на 24 разряда, реализованный иа микросхемах, в каждой из которых хранится 4 символа слова.

Выход из строя одной микросхемы вызывает появление модульного пакета ошибок длиной Ь ^4 в определенном модуле слова. Для исправления подобных ошибок применяют так называемые модульные коды·, среди которых важное место занимают циклические модульные коды. у

В отличие от циклических кодов, исправляющйх любые пакеты ошибок, модульные коды требуют меньшего количества контрольных разрядов на одно слово, т.е. являются менее избыточными. Однако при.декодировании модульных кодов при помощи известного способа возникает эффект размножения ошибок, который заключается в том, что вместо исправления ошибочных инвер- тируются символы слова. Причина этого явления заключается в том, что некоторые немодульные сочетания ошибок дают тот же синдром, что и модульные, При последовательном декодировании известным способом исправляется тот символ,¹ входящий в комбинации ошибок с одинаковыми синдромами, который раньше появится на выходе буферного регистра.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени на вход 16 начальной установки приходит импульс, который устанавливает в исходное состояние триггеры 7, 15, счетчик 5, буферный регистр 3 и генератор 1 синдрома. Нулевой потенциал присутствует на выходах всех элементов устройства (фиг. 5).

~~ Далее начинается фаза формирования синдрома ошибки. На выход 18 устройства пос^г. упает последовательно кодовое слово по одному символу за такт. Тактовые импульсы подаются со входа 16 на вход ключевого элемента 4 и проходят через него на блоки 1, 3, 5 и 11, так как на входе управления элемента 4 присутствует разрешающий нулевой потенциал.

По переднему фронту тактовых импульсов информация заносится в генератор 1 синдрома и через переключатель 2 - в буферный регистр 3.

Переключатель 2 находится в нижнем положении, так как на его входе управления присутствует нулевой потенциал с выхода первого тригера 7. Этот же нулевой потенциал, поданный на первый вход первого элемента 12 И, приводит к удержанию нулевого потенциала на контрольном выходе 20 и выходе 21 готовности. Счетчик 5 по заднему фронту импульсов, поступающих на его счетный вход, меняет свое состояние. Дешифратор 6 анализирует двоичный ход на выходе счетчика 5 и после отсчета η импульсов на его выходе появляется импульс, который через первый элемент 8 ИЛИ обнуляет счетчик 5 и переводит первый триггер 7 в единичное состояние. Переход триггера 7 в единичное состояние означает завершение фазы формирования синд'рома ошибки. Кодовое слово записано в буферный регистр 3, а в генераторе 1 синдрома находится синдром ошибки.

Вторая фаза - фаза исправления оши. бок - начинается с того, что переключатель 2 переходит в верхнее положение, подключая ко входу буферного регистра 3 выход его последней ячейки, образуя тем самым циклический регистр сдвига. Далее возможны три ситуации.

. 1 — слосо принято без ошибок. При этом в генераторе 1 синдрома находиться нулевая комбинация, которая, поступая на вторые входы соответствую10 щих сумматоров 9 по модулю два, не изменяет значения символов кодового > слова, поступающих на первые входы этих сумматоров 9 с выходов буферного регистра 3. Мультиплексоры 10 выдают на своих выходах принятое слово без изменений. Блок контроля 11 проверяет это слово и при отсутствии ошибок на его зыходе появляется единичный потенциал, который вместе с единичньм . потенциалом с выхода первого триггера 7 формируют единичный потенциал на выходе элемента 12 И и на контрольном,_выходе 20. Единица на этом выходе 20 означает отсутствие ошибок. Единичный потенциал с выхода элемента 12 Й поступает на вход второго элемента 13 ИЛИ и вызывает появление на выходе 21 готовности единичного потенциала, который означает, что обработка слова закончена. Единица с выхода элемента 13 ИЛИ закрывает ключевой элеменп 4 и внешние тактовые импуль25 сы не проходят черех него, что вызывает неизменное состояние всех элементов устройства до прихода нового импульса начальной установки. Таким образом, пользователь получает с выхода устройства кодовое слово, признак готовности и признак отсутствия ошибок.

II - слово принято с ошибками, ошибки исправимы данньм кодом. В генераторе 1 синдрома формируется ненулевая комбинация, которая поступает на вторые входы сумматоров 9 и изменяет значения символов кодового слова, поступающих на первые входы этих сумматоров 9 с выходов буферного регистра 3. Мультиплексоры 10, управляемые по адресным входам счетчиком 5, переключаются по заднему фронту тактовых импульсов таким образом, что Несмотря на сдвиги информации в герераторе 1 синдрома и буферном регистре 3, порядок расположения символов кодового слова остается неизменным. Блок контроля 11, стробируемый тактовыми импульсами, проверяет изменен-. ное кодовое слово на отсутствие ошибок. Если изменение было сделано неправильно, на выходе блока контроля 11 остается нулевой потенциал. Следующий тактовый импульс циклически сдвигает информацию в буферном регистре 3 и генераторе синдрома 1. Сумматоры 9 по модулю два изменяют другие символы слова в соответствии со сдви— !0 нутмм синдромом, а блок контроля 11 проверяет правильность коррекции. Допустим, что на некотором К~м такте (К έη) комбинация ошибок в слове совпала с синдромом, хранящимся в генераторе 1 синдрома. Тогда сумматоры 9 инвертируют ошибочные символы, а блок контроля 11 выдает единицу на своем выходе. Как и в предыдущем случае, появление единицы на выходе блока контроля 11 вызывает закрытие ключевого элемента 4, что фиксирует относительное положение кодового слова и синдрома ошибки. На выходах мультиплексоров 10 присутствует исправленное слово, а на выходах 20 и 21 - единичные потенциалы, означающие отсутствие ошибок и конец обработки слова. Описанная ситуация показана левой половиной на фиг. 5.

III - слово принято с ошибками, которые неисправимы данным кодом. Работа устройства аналогична описанной, ио блок контроля 11 не выдаст единицы при любом относительном положении .слова и синдрома. Ключевой элемент 4 остается открытым до тех пор, пока в фазе исправления через него не пройдет η тактовых импульсов. Кодовое сло-30 во занимает’ при этом в буферном регистре 3 первоначальное положение. Срабатывает дешифратор 6, появление импульса на выходе которого совместно с единицей на выходе первого триггера 7 вызывает переход в единичное^ состояние второго триггера 15, единица с выхода которого проходит через элемент 13 ИЛИ и/закрывает элемент 4, зафиксировав состояние устройства, •На выходе 21 готовности появляется сигнал конца обработки, а на выходе 20 остается нулевой потенциал, что * означает неисправимость ошибок в слове (правая половина фиг. 2) .

·'' Для декодирования'нового слова надо подать сигнал начальной установки и далее работа устройства повторяется .

Программные испытания для модульного кода (24, 16), полученного из кода (60, 52), порождаемого многочленом ς(χ)ι= х^! + х*+х + 1, показали, что в устройстве правильно корректируются все модульные ошибки.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки цифровой информации. Цель изобретени  - повьшгение досто верности работы, На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - выполнение генератора синдрома; на фиг.Зпроверочна  матрица кода (24,16); на . фиг. 4 - выполнение блока контрол ; на фиг. 5 - временные диаграммы. Устройство содержит генератор 1 синдрома, переключатель 2, буферный регистр 3, ключевой элемент 4, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, первьй триггер 7, первый элемент 8 ИЛИ, сумматоры 9 по модулю два, мультиплексоры 10, блок контрол  11, первый элемент 12 И, второй элемент 13 ИЛИ, второй элемент 14 И и второй триггер 15. ИР фиг. 1 обозначены вход 16 начальной установки, тактовый вход 17,, информационный вход 18, информационные выходы JI9, контрольный выход 20 и выход 21 готовности. Генератор 1 синдрома содержит (фиг. 2)  чейки 22 пам ти (триггеры) и сумматоры 23 по модулю два, подключение которых определ етс  порождающим многочленом входного кода (п, и -г). На фиг. 2 показано конкрет ое выполнение генератора 1 синдрома дп  многочлен. q.(x) + 1 при числе отброшенных символов .дл  кода (24, 16). Проверочна матрица дл  этого же кода приведена на фиг. 3 (здесь п 24). Блок 11 контрол  содержит (фиг.4) г многовходовых сумматоров 24 по модулю два и элемент 25 ИЛИ-НЕ (г количество проверочных разр дов входного кода). Подключение входов каждого сумматора 24 ко входам блока 11 (к выходам мультиплексоров 10 определ етс  соответствующей строкой проверочной матрицы (фиг, 3). Например , дл  кода (24, 16) к первому сум матору 24 по модулю два надо подключить выходы мультиплексоров 10 с номерами 1, 2, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14 и 17 и т.д. На фиг. 5 обозначены следующие си налы: а - импульсы начальной установ ки на входе 16; б - тактовые импуль сы на входе 17; в - входной код на входе 18; г - смена состо ний в гене раторе 1 синдрома; д - переключение переключател  2; е - смена состо ний в буферном регистре 3; ж - тактовые импульсы на выходе ключевого элемента 4; 3 - смена состо ний счетчика 5 импульсов; и - импульсы на выходе дешифратора 6; к - переключение триггера 7; л - импульсы на выходе первого элемента 8 ИЛИ; м - смена состо ний в сумматорах 9 по модулю два; н переключение мультиплексоров 10; о сигнал на выходе блока 11 контрол ; п - сигнал на контрольном выходе 20; р - сигнал на выходе 21 готовности; с - сигнал на выходе второго элемента 14 И; т - сигнал на выходе второго триггера 15. В основе работы устройства лежит следующее. , Среди пакетных ошибок выдел ют так называемые модульные пакетные ошибки. Пакеты ошибок указанного вида располагаютс  в пределах ограниченного участка кодовой комбинации модул . Такие ошибки характерны дл  устройств , в которых кодовое слово разбито на части и обрабатываетс  отдельно . Например, это может быть регистр на 24 разр да реализованный на микросхемах , в каждой из которых хранитс  4 символа слова. Выход из одной микросхемы вызывает по вление модульного пакета ошибок длиной Ъ 4 в определенном модуле слова. Дл  исправлени  подобных ошибок примен ют так называемые модульные коды-, среди которых важное место занимают циклические модульные коды.у В отличие от циклических кодов, исправл ющих любые пакеты ошибок, модульные коды требуют меньшего количества контрольных разр дов на одно слово, т.е.  вл ютс  менее избыточными . Однако при.декодировании модульных кодов при помощи известного способа возникает эффект размножени  ошибок, который заключаетс  в том, что вместо исправлени  ошибочных инвер- тируютс  символы слова. Причина этого  влени  заключаетс  в том, что некоторые немодульные сочетани  ошибок дают тот же синдром, что и модульHKie . При последовательном декодировании известным способом исправл етс  тот символ, вход щий в комбинации ошибок с одинаковыми синдромами, который раньше по витс  на выходе буферного регистра. Устройство работает следующим образом . В начальный момент времени на вход 16 начальной установки приходит импульс , который устанавливает в исходное состо ние триггеры 7, 15, счетчик 5, буферньй регистр 3 и генератор 1 синдрома. Нулевой потенциал присутствует на выходах всех элементов устройства (фиг. 5). Далее начинаетс  фаза формировани  синдрома ошибки. На выход 18 устройс ва noci упает последовательно кодовое ;слово по одному символу за такт. Так товые импульсы подаютс  со входа 16 на вход ключевого элемента А и проход т через него на блоки 1, 3, 5 и 11, так как на входе управлени  элемента 4 присутствует разрешающий нулевой потенциал. По переднему фронту тактовых импульсов информаци  заноситс  в генератор 1 синдрома и через переключатель 2 - в буферный регистр 3. ПерекШочатель 2 находитс  в нижнем положении, так как на его входе управлени  присутствует нулевой потенциал с выхода первого тригера 7. Этот же нулевой потенциал, поданный на первый вход первого элемента 12 И приводит к удержанию нулевого потенциала на контрольном выходе 20 и выходе 21 готовности. Счетчик 5 по заднему фронту импульсов, поступающих на его счетный вход, мен ет свое состо ние . Дешифратор б анализирует двоичный ход на выходе счетчика 5 и после отсчета п импульсов на его выходе по вл етс  импульс, который через первый элемент 8 ИЛИ обнул ет счетчик 5 и переводит первый триггер 7 в единичное состо ние. Переход триггера 7 в единичное состо ние означает завершение фазы формировани  синд рома ошибки. К одовое слово записано в буферный регистр 3, аи генераторе 1 ,синдрома находитс  синдром ошибки. Втора  фаза - фаза исправлени  оши . бок - начинаетс  с того, что переключатель 2 переходит в верхнее положение , подключа  ко входу буферного регистра 3 выход его последней  чейки, образу  тем самым циклический регистр сдвига. Далее возможны три ситуации. 1 - слосо прин то без ошибок. этом в генераторе 1 синдрома находитс  нулева  комбинаци , котора , поступа  на вторые входы соответствую15 5 щих сумматоров 9 по модулю два, не измен ет значени  символов кодового слова, поступающих на первые входы этих сумматоров 9 с выходов буферного регистра 3. Мультиплексоры 10 вьщают на своих выходах прин тое слово без изменений. Блок контрол  11 провер ет это слово и при отсутствии ошибок на его зьгходе по вл етс  единичный потенциал , который вместе с единичньм . потенциалом с вьгхода первого триггера 7 формируют единичный потенциал на выходе элемента 12 И и на контрольном выходе 20. Единица на этом выходе 20 означает отсутствие ошибок. Единичный потенциал с выхода элемента 12 И поступает на вход второго элемента 13 ИЛИ и вызывает по вление на выходе 21 1отовности единичного потенциала , который означает, что обработка слова закончена. Единица с выхода элемента 13 ИЛИ закрывает ключевой элемен 4 и внешние тактовые импульсы не проход т черех него, что вызывает неизменное состо ние всех элементов устройства до прихода нового импульса начальной установки. Таким образом, пользователь получает с выхода устройства кодовое слово., признак готовности и признак отсутстви  ошибок. II - слово прин то с ошибками, ошибки исправимы данньм кодом. В генераторе 1 синдрома формируетс  ненулева  комбинаци , котора  поступает на вторые входы сумматоров 9 и измен ет значени  символов кодового слова , поступающих на первые входы этих сумматоров 9 с выходов буферного регистра 3. Мультиплексоры 10, управл емые по адресным входам счетчиком 5, переключаютс  по заднему фронту тактовых импульсов таким образом, что 11есмотр  на сдвиги информации в герераторе 1 синдрома и буферном регистре 3, пор док расположени  символов кодового слова остаетс  неизменным. Блок контрол  11, стробируемый тактовыми импульсами, провер ет изменен- ное кодовое слово на отсутствие ошибок . Если изменение было сделано неправильно , на выходе блока контрол  11 остаетс  нулевой потенциал. Следующий тактовый импульс циклически сдвигает информацию в буферном регистре 3 и генераторе синдрома 1. Сумматоры 9 по модулю два измен ют другие символы слова в соответствии со сдви715 нутым синдромом, а блок контрол  11 лропер ет правильность коррекции. Допустим , что на некотором такте (к п) комбинаци  ошибок в слове совпала с синдромом, хран щимс  в генераторе 1 синдрома. Тогда сумматоры 9 инвертируют ошибочные символы, а блок контрол  11 вьщает едш{ицу на своем выходе. Как и в предыдущем случае, по вление един1щы на выходе блока контрол  11 вызывает закрытие ключево го элемента 4, что фиксирует относи .тельное положение кодового слова и синдрома ошибки. На выходах му ьтиплексоров 10 присутствует исправленно слово, а на выходах 20 и 21 - единичные noTeHi ajTbt, означающие отсутствие ошибок и конец обработки слова. Описанна  ситуаци  показана левой половиной на фиг. 5. HI - слово прин то с ошибками, которые неисправимы данным кодом. Работа устройства аналогична описанной, но блок контрол  11 не выдаст единицы при ОТНОСИТЕЛЬНОМ ПОЛОЖвНИИ . слова и синдрома. Ключевой элемент 4 остаетс  открытым до тех пор, пока в фазе исправлени  через него не пройдет п тактовых импульсов. Кодовое сло во занимает при этом в буферном регистре 3 первоначальное положение. Срабатьшает дешифратор 6, по вление импульса на выходе которого совмрстно с единицей на выходе первого триггера 7 вызывает переход в единичное состо ние второго триггера 15, единица с выхода которого проходит через элемент 13 ИЛИ и/закрьюает элемент 4, зафиксировав состо ние устройства, На выходе 21 готовности по вл етс  сигнал обрабо гки, а на выходе 20 остаетс  нулевой потенциал, что означает неисправимость ошибок в слове (права  половина фиг, 2). Дл  декодировани  нового слова надо подать сигнал начальной установки и далее работа устройства повтор етс . Программные испытани  дл  модульного кода (24, 16), полученного из кода (60, 52), порождаемого многочленом q(x)t х -ьх +х4-1, показали, что в устройстве правильно корректиpyjoTCH все модульные ошибки. Формула изобретений Устройство дл  исправлени  пакет .,ых ошибок модульными кодами, содер5 жащее генератор синдрома, информационный вход которого  вл етс  информа- ционным входом устройства, буферный рагистр, вход обнулени  которого объединен с входами обнулени  генератора синдрома и первого триггера и первым входом первого элемента ИЛИ и  вл етс  входом начальной установки устройства , второй элемент ИЖ, первый и второй элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом обнуленн  счетчика импулвсов, выходы которого подключены к входам дешифратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и счетному ; входу первого триггера,.счетные входы счетчика импульсов, буферного регистра и генератора синдрома объедийены , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  достоверности в работе, в устройство введены с первого по г-й сз мматоры по модулю два (г - количество проверочных разр дов входного кода), с первого по п-й мультиплексоры .(п - общее количество разр дов входаого кода-), блок конт рол , второй триггер, переключатель и ключевой элемент, информационный вход которого  вл етс  тактовым входом устройства, выход первого триггера подключен к первым входам элементов И и управл ющему входу пере ключател , первый информационньй вход которого подключен к информационному входу устройства, выход переключател  соединен с информационным входом буферного регистра, вьгходы с (п - г + 1)-го по (п - 1)-й разр дов которогоподключены к первым входам соответственно с первого по (г-1)-и сумматоров й6 модулю два, выход п-го разр да буферного регистра соединен с первым в халом г-го сумматора по моДУлю два и вторым информационным входом переключател , с первого по г-й-: выходы генератора синдрома подключены к вторым входам соответствующих сумматоров по модулю два, выходы первого - (п - г)-го разр дов буферного регистра и вьгходы первого - г-го сумматоров по модулю два соединены с i-ro по {In + i- 1Imod п)-й информационными входами 1-го мультиплексора (i 1, п), адресные входы всех мультиплексоров соответственно объединены и подключены к выходам счетчика импульсов, выходы в первого по .-; п-й мультиплексоров подключены к со-

   ответствующим вхол м блока контрол  и  вл ютс  информацнонньми выходами устройства, выхол блока контрол  подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и  вл етс  контрольньм выходом устройства , второй вход пторого элемента И подключен к выходу дешифратора, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго триггера, вход обнулени  которого подключен к входу начальной установки устройства, выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента Р1ПИ, выход которого подключен к управл ющему входу ктпочевого элемента и  вл етс  выходом готовности устройства, выход ключевого элемента соединен с тактовым входом счетчика имп льсов и (п + 1)-м входом блока контрол .