Лабораторная работа № 1. Применение моделирующей системы Micro-Cap 10 в задачах построения простейших цифровых схем. 1
Лабораторная работа № 2. Кодирующие устройства. 18
Лабораторная работа № 3. Синтез логических схем на мультиплексорах. 29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 34
Контроль работы цифровых автоматов
Основные положения и понятия
В процессе работы цифровых автоматов возникают ошибки. Различают следующие виды ошибок:
1) возникающие из-за погрешностей в исходных данных;
2) обусловленные методическими погрешностями;
3) появляющиеся из-за возникновения неисправностей в работе цифрового автомата.
Ошибки, обусловленные неисправностями, могут быть вызваны либо выходом из строя какой-либо детали, либо отклонением от нормы параметров, например, изменение напряжения питания, или воздействием внешних помех. Вызванные этими нарушениями ошибки могут иметь постоянный или случайный характер. Постоянные ошибки (отказы) легче обнаружить и исправить. Случайные ошибки (сбои), обусловленные кратковременными изменениями параметров, наиболее опасны и их труднее обнаружить. Эти ошибки (сбои и отказы) и являются объектом для работы системы контроля.
Система контроля - совокупность методов и средств, обеспечивающих определение правильности работы автомата в целом или отдельных его узлов, а также автоматическое исправление ошибки (если это возможно).
Контроль работы цифрового автомата является одним из самых эффективных средств увеличения надёжности и достоверности вычислений.
Контроль необходимо организовывать так, чтобы по возможности контролировать все функции проверяемого объекта. Степень достижения этой цели называют полнотой контроля. Количественно полнота контроля оценивается отношением, показывающим относительное число элементов автомата, охваченных данным способом контроля.
В отдельных случаях целесообразнее оценить полноту контроля как относительное число отказов, обнаруживаемых данным способом контроля, к общему числу отказов или относительное число функций, проверяемых данным способом контроля, к общему числу выполняемых контролируемой схемой функций [7].
По признаку применяемых средств контроль работы цифровых автоматов разделяется на аппаратурный, осуществляемый аппаратурными средствами; программный, осуществляемый программными средствами; смешанный, осуществляемый совместно программными и аппаратурными средствами.
По характеру контроль цифровых автоматов подразделяется на оперативный, осуществляемый в ходе решения задач и позволяющий в процессе их решения немедленно обнаруживать ошибку в их работе, и тестовый, проводящийся в специально отведённые промежутки времени на основе решения специальных тестовых задач.
Решение всех задач контроля становится возможным только при наличии определённой избыточности информации. Избыточность может быть создана либо аппаратурными средствами, либо логическими или информационными средствами [22].
Так как любая позиционная система счисления не несёт в себе избыточность информации и все кодовые комбинации являются разрешенными, то использовать такие системы для контроля не представляется возможным.
Систематический код - код, содержащий в себе, кроме информационных, контрольные разряды.
В контрольные разряды записывается некоторая контрольная информация об исходном числе. Поэтому можно считать, что систематический код обладает избыточностью. При этом абсолютная избыточность будет выражаться количеством контрольных разрядов k:
D = k ,
а относительная избыточность - отношением k/n:
d = k/n ,
где n=m+k - общее количество разрядов в кодовом слове, а m - количество информационных разрядов.
Понятие корректирующей способности кода обычно связывают с возможностью обнаружения и исправления ошибки. Количественно корректирующая способность кода определяется вероятностью обнаружения или исправления ошибки.
Корректирующая способность кода связана также с понятием кодового расстояния.
Кодовое расстояние d(А, В) для кодовых комбинаций А и В определяется как вес такой третьей комбинации, которая получается поразрядным сложением исходных комбинаций по модулю 2. В литературе кодовое расстояние ещё называют расстоянием по Хэммингу или хэмминговым расстоянием.
Вес кодовой комбинации V(A) - количество единиц, содержащихся в кодовой комбинации.
Любая позиционная система счисления отличается тем свойством, что минимальное кодовое расстояние равно 1 (рис.16.1,а).
Систематический код обладает способностью обнаруживать ошибки только тогда, когда минимальное кодовое расстояние для него больше или равно 2t, т.е.
dmin ³ 2t ,
где t - кратность обнаруживаемых ошибок [16].
Это означает, что между соседними разрешенными кодовыми словами должно существовать, по крайней мере одно кодовое слово (рис.16.1,б,в).
Рис.16.1. Кодовые расстояния
В тех случаях, когда необходимо не только обнаружить ошибку, но и исправить её (т.е. указать место ошибки), минимальное кодовое расстояние
