Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С ОБНАРУЖЕНИЕМ ОДИНОЧНЫХ И ДВОЙНЫХ ОШИБОК

Устройство хранения и передачи данных с обнаружением одиночных и двойных ошибок относится к вычислительной технике и может быть использовано для повышения достоверности функционирования запоминающих устройств.

Известно устройство памяти с обнаружением двойных ошибок [1], содержащее узел памяти, входной блок кодирования, формирующий значения контрольных разрядов r₁, r₂ и r₃, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, блок выявления ошибки, блок элементов ИЛИ, блок элементов И, элемент И, вход установки устройства в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, информационные входы, вход синхронизации, информационные выходы, выход сигнала при возникновении ошибки, вход установки в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, вход синхронизации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому, пятому входам узла памяти, информационные входы подключены к шестым входам узла памяти и к входам входного кодирующего устройства, выходы которого подключены к седьмым входам узла памяти, информационные выходы узла памяти подключены к входам выходного блока кодирования и к первым входам блока элементов И, выходы выходного блока кодирования подключены к первым входам блока выявления ошибки, вторые входы которого подключены к выходом контрольных разрядов узла памяти, а выходы подключены к входам блока элементов ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход блока элементов И и второй вход элемента И подключены к входу синхронизации, выходы первого блока элементов И являются информационными выходами устройства, выход элемента И является выходом сигнала "Ошибка", входной блок кодирования формирует значение контрольного разрядов r₁ путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₁=у₃ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₆ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, значение контрольного разряда r₂ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, y₁₀у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₂=у₃ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, значение контрольного разряда r₃ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₃=у₁ ⊕ у₂ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₇ ⊕ у₈ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р путем сложения по модулю 2 информационных символов у_1p,у_2p,у_3p, у_4р,у_5р,у_6р, у_7р,у_8р,у_9р, у_10р,у_11р,у_12р, поступающих на его входы при считывании информации с информационных выходов узла памяти в соответствии с правилом: r_1p=у_3р ^⊕ у_4р ^⊕ у_5p ^⊕ у_6р ^⊕ у_9р ^⊕ у_10р ^⊕ у_11р ^⊕ у_12р; r_2р=у_3р ^⊕ у_6р ^⊕ у_7р ^⊕ у_8р ^⊕ у_9р ^⊕ у_10р ^⊕ у_11р ^⊕ у_12р; r_3p=у_1p ^⊕ у_2р ^⊕ у_4р ^⊕ у_5р ^⊕ у_7р ^⊕ у_8р ^⊕ у_10р ^⊕ у_11р, блок выявления ошибки осуществляет поразрядное сложения по mod2 значений контрольных разрядов r_1S, r_2S и r_3S, считываемых с вторых выходов узла 1 памяти, соответственно с значениями контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, сформированных на выходах выходного блока 3 кодирования.

Недостатком устройства является низкая обнаруживающая способность двойных ошибок, так как обнаруживается 10% от числа возможных одиночных и двойных ошибок (см. приложение).

Наиболее близким по техническому решению является устройство хранения и передачи данных с обнаружением ошибок [2], содержащее узел памяти, входной блок кодирования, формирующий значения контрольных разрядов r₁, r₂ и r₃, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1р, r_2р, r_3р, блок выявления ошибки, блок элементов ИЛИ, блок элементов И, элемент И, вход установки устройства в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, информационные входы, вход синхронизации, информационные выходы, выход сигнала при возникновении ошибки, вход установки в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, вход синхронизации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому, пятому входам узла памяти, информационные входы подключены к шестым входам узла памяти и к входам входного кодирующего устройства, выходы которого подключены к седьмым входам узла памяти, информационные выходы узла памяти подключены к входам выходного блока кодирования и к первым входам блока элементов И, выходы выходного блока кодирования подключены к первым входам блока выявления ошибки, вторые входы которого подключены к выходам контрольных разрядов узла памяти, а выходы подключены к входам блока элементов ИЛИ выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход блока элементов И и второй вход элемента И подключены к входу синхронизации, выходы первого блока элементов И являются информационными выходами устройства, выход элемента И является выходом сигнала "Ошибка", входной блок кодирования формирует значение контрольного разряда r₁ путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₁=у₃ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, значение контрольного разряда r₂ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₂=у₂ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, значение контрольного разряда r₃ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₃=у₁ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1р, r_2р, r_3р, путем сложения по модулю 2 информационных символов у_1p,у_2p,у_3p, у_4р,у_5р,у_6р, у_7р,у_8р,у_9р, у_10р,у_11р,у_12р, поступающих на его входы при считывании информации с информационных выходов узла памяти, в соответствии с правилом: r_1р=у_3р ⊕ у_6р ⊕ у_7p ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р; r_2р=у_2р ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р; r_3p=у_1p ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_6р ⊕ у_7р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р, блок выявления ошибки осуществляет поразрядное сложения по mod2 значений контрольных разрядов r_1S, r_2S и r_3S, считываемых с вторых выходов узла 1 памяти соответственно с значениями контрольных разрядов r_1р, r_2р, r_3р, сформированных на выходах выходного блока 3 кодирования.

Недостатком устройства является повышенная аппаратурная избыточность.

Целью изобретения является сокращение аппаратурной избыточности за счет рационального кодирования информации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство хранения и передачи данных с обнаружением одиночных и двойных ошибок, содержащее узел памяти, входной блок кодирования, формирующий значения контрольных разрядов r₁, r₂ и r₃, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, блок выявления ошибки, блок элементов ИЛИ, блок элементов И, элемент И, вход установки устройства в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, информационные входы, вход синхронизации, информационные выходы, выход сигнала при возникновении ошибки, вход установки в нулевое состояние, вход записи, вход считывания, адресные входы, вход синхронизации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому, пятому входам узла памяти, информационные входы подключены к шестым входам узла памяти и к входам входного кодирующего устройства, выходы которого подключены к седьмым входам узла памяти, информационные выходы узла памяти подключены к входам выходного блока кодирования и к первым входам блока элементов И, выходы выходного блока кодирования подключены к первым входам блока выявления ошибки, вторые входы которого подключены к выходам контрольных разрядов узла памяти, а выходы подключены к входам блока элементов ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход блока элементов И и второй вход элемента И подключены к входу синхронизации, выходы первого блока элементов И являются информационными выходами устройства, выход элемента И является выходом сигнала "Ошибка" отличающееся тем, что входной блок кодирования формирует значение контрольного разряда r₁ путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₁=у₃ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁, значение контрольного разряда r₂ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₂=у₂ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁, значение контрольного разряда r₃ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₃=у₁ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, выходной блок кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы при считывании информации с информационных выходов узла памяти, в соответствии с правилом: r_1р=у_3р ⊕ у_6р ⊕ у_7p ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р; r_2р=у_2р ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р; r_3p=у_1p ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_6р ⊕ у_7р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р, блок выявления ошибки осуществляет поразрядное сложения по mod2 значений контрольных разрядов r_1S, r_2S и r_3S, считываемых с вторых выходов узла 1 памяти соответственно с значениями контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, сформированных на выходах выходного блока 3 кодирования.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства. Устройство хранения и передачи информации с обнаружением одиночных и двойных ошибок содержит: узел 1 памяти, входной блок 2 кодирования, выходной блок 3 кодирования, блок 4 выявления ошибки, блок 5 элементов И, элемент 6 И, блок 7 элементов ИЛИ, вход 8 установки в нулевое состояние, вход 9 записи, вход 10 считывания, адресные входы 11, информационные входы 12, вход 13 синхронизации, информационные выходы 14, выход 15 "Ошибка".

Вход 8 установки в нулевое состояние, вход 9 записи, вход 10 считывании, адресные входы 11, вход 13 синхронизации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому, пятому входам узла 1 памяти, информационные входы 12 подключены к шестым входам узла 1 памяти и к входам входного кодирующего устройства 2, выходы которого подключены к седьмым входам узла 1 памяти, информационные выходы узла 1 памяти подключены к входам выходного блока 3 кодирования и к первым входам блока 5 элементов И, выходы выходного блока 3 кодирования подключены к первым входам блока 4 выявления ошибки вторые входы которого подключены к выходам контрольных разрядов узла 1 памяти, а выходы подключены к входам блока 7 элементов ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента 6 И, второй вход блока элементов 5 И и второй вход элемента 6 И подключены к входу 13 синхронизации, выходы блока 5 элементов И являются информационными выходами устройства, выход элемента 6 И является выходом сигнала "Ошибка" отличающееся тем, что входной блок кодирования, формирует значение контрольного разряда r₁ путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом:

r₁=у₃ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁, значение контрольного разряда r₂ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₂=у₂ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₈ ⊕ у₉ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁, значение контрольного разряда r₃ - путем сложения по модулю 2 информационных символов у₁,у₂,у₃, у₄,у₅,у₆, у₇,у₈,у₉, у₁₀,у₁₁,у₁₂, поступающих на его входы, в соответствии с правилом: r₃=у₁ ⊕ у₄ ⊕ у₅ ⊕ у₆ ⊕ у₇ ⊕ у₁₀ ⊕ у₁₁ ⊕ у₁₂, выходной блок 3 кодирования, формирующий значения проверочных контрольных разрядов r_1р, r_2p, r_3р, путем сложения по модулю 2 информационных символов у_1p,у_2p,у_3p, у_4р,у_5р,у_6р, у_7р,у_8р,у_9р, у_10р,у_11р,у_12р, поступающих на его входы при считывании информации с информационных выходов узла памяти в соответствии с правилом:

r_1p=у_3р ⊕ у_6р ⊕ у_7p ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р; r_2р=у_2р ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р; r_3p=у_1p ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_6р ⊕ у_7р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р, блок 4 выявления ошибки осуществляет поразрядное сложения по mod2 значений контрольных разрядов r_1S, r_2S и r_3S, считываемых с вторых выходов узла 1 памяти соответственно с значениями контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, сформированных на выходах выходного блока 3 кодирования.

Узел 1 памяти, в данном случае, представляет собой статическое полупроводниковое оперативное устройство памяти и предназначен для хранения кодовых слов: У_K=у₁у₂ у₃ у₄ у₅ у₆ у₇ у₈ у₉, у₁₀ у₁₁ у₁₂ r₁ r₂ r₃, полученных при кодировании исходной информации.

Входной блок 2 кодирования предназначен для формирования значений контрольных разрядов r₁, r₂, r₃, путем сложения по mod2 информационных символов в соответствии с правилом:

r₁=у₃⊕у₆⊕у₇⊕у₈⊕у₉⊕у₁₀⊕_у11;

r₂=у₂⊕у₄⊕у₅⊕у₈⊕у₉⊕у₁₀⊕_у11;

r₃=у₁⊕у₄⊕у₅⊕у₆⊕у₇⊕у₁₀⊕_у11⊕у₁₂.

Выходной блок 3 кодирования предназначен формирования значений проверочных контрольных разрядов r_1p, r_2р, r_3р, путем сложения по mod2 информационных символов, полученных при считывании информации с узла 1 памяти в соответствии с правилом:

r_1p=у_3р ⊕ у_6р ⊕ у_7р ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р;

r_2р=у_2р ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_8р ⊕ у_9р ⊕ у_10р ⊕ у_11р;

r_3р=у_1р ⊕ у_4р ⊕ у_5р ⊕ у_6р ⊕ у_7р ⊕ у_10р ⊕ у_11р ⊕ у_12р.

Блок 4 выявления ошибки предназначен для обнаружения ошибки в кодовом слове при считывании информации с узла 1 памяти путем сложения по mod2 значений контрольных разрядов r_1S, r_2S, r_3S, считываемых с вторых выходов узла 1 памяти, соответственно с значениями контрольных разрядов r_1p, r_2р и r_3р, сформированных на выходах выходного блока 3 кодирования:

λ₁=r_1S⊕r_1p;

λ₂=r_2S⊕r_2p;

λ₃=r_3S⊕r_3р.

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

Выходы λ₁, λ₂, λ₃ блока 4 выявления ошибки объединены в один выход первым элементом 7 ИЛИ, значение сигнала на данном выходе поступает первый вход элемента 6 И.

Считывание выходной информации с выходов 14 устройства проводится при поступлении сигнала с входа 13 синхронизации на второй вход блока 5 элементов И и второй вход элемента 6 И.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устройства, на вход 8 "Установки в нулевое состояние" подается единичный сигнал, который переводит узел 1 памяти в нулевое состояние.

При записи информации в узел 1 памяти, подается единичный сигнал на вход 9 записи, адресные входы 11 и информационные входы 12.

Например, на информационные входы поступает двенадцатиразрядное слово, имеющие в своих разрядах следующие значения: 110 001 101 111.

Входной блок 2 кодирования сформирует значения контрольных разрядов:

r₁=у₃⊕у₆⊕у₇⊕у₈⊕у₉⊕у₁₀⊕у₁₁=0⊕1⊕1⊕0⊕1⊕1⊕1=1;

r₂=у₂⊕у₄⊕у₅⊕у₈⊕у₉⊕у₁₀⊕у₁₁=1⊕0⊕0⊕0⊕1⊕1⊕1=0;

r₃=у₁⊕у₄⊕у₅⊕у₆⊕у₇⊕у₁₀⊕у₁₁⊕у₁₂=1⊕0⊕0⊕1⊕1⊕1⊕1⊕1=0.

В результате имеем кодовое слово: У_К=110 001 101 111 100 (последние четыре разряда являются контрольными разрядами), которое записывается в узле 1 памяти.

При считывании информации с узла 1 памяти, второй блок 3 кодирования, относительно принятой информации, сформирует значения контрольных разрядов: R_p={r_1р, r_2р, r_3р,}={100}

Если ошибок нет, то имеем результат: R=(100), R_p=(100), R_S=(100), λ=(000).

Пусть произошла одиночная ошибка во первом информационном разряде: 0* 10 001 1 01 111 100.

На выходе второго блока 3 кодирования имеем результат: R_p=(101), а с вторых выходов узла 1 памяти считывается значения переданных контрольных разрядов R_S=(100).

В этом случае сигналы на выходе блока 4 выявления ошибки принимают значение: λ=(001).

Соответственно на выходе блока 5 ИЛИ появится единичное значение сигнала, которое при поступлении сигнала с входа 13 синхронизации, поступит на вход элемента 6 И на выходе которого появится значение сигнала "Ошибка".

Аналогичным образом устройство работает при возникновении двойных ошибок.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент на полезную модель №161373 "Контролируемое устройство хранения и передачи информации "/Бутранов А.С., Павлов А.А., Царьков А.Н. и др. от 29.03.2016 г.

2. Патент на полезную модель №169207 "Устройство хранения и передачи данных с обнаружением ошибок "/ Корсунский Д.А., Лебедев В.Л., Машевич П.Р.. Павлов А.А., Плис Н.И., Стешенко В.Б., Хамаганов К.Б., Царьков А.Н. Царьков А.Н. и др. от 17.10.2016 г.