8. Функции и характеристики систем контроля. Виды контролируемых преобразований. Виды избыточности сак.

Система автоматического контроля - это совокупность аппаратных и программных методов и средств, обеспечивающих контроль достоверности информации, выдаваемой ЭВМ, контроль правильности функционирования отдельных устройств и ЭВМ в целом, а также обеспечивает автоматический поиск места неисправности.

Основными характеристиками САК являются:

• доля оборудования ЭВМ, охваченного системой контроля;

• степень детализации, с которой система контроля локализует место неисправности;

• отношение количества оборудования системы контроля к общему объему оборудования ЭВМ;

• время реакции системы контроля на ошибку.

По типу выполняемых преобразований в устройствах ЭВМ можно выделить следующие группы методов контроля:

• передачи информации между узлами и устройствами;

• комбинационных схем;

• арифметико-логических операций;

• запоминающих устройств.

Среди методов контроля передачи информации наибольшее распространение нашли коды с обнаружением ошибок (по модулю), которые разделяются на равномерные и неравномерные. В равномерных кодах все слова любой длины содержат одинаковое число избыточных разрядов (контроль по модулю), а в неравномерных может быть различным (код Хемминга).

Для контроля комбинационных схем наибольшее распространение нашли методы контроля:

• путем дублирования;

• проверки выходных сигналов, для которых может быть предсказана выходная комбинация на основе предыдущей, или выходная комбинация соответствует строго определенным правилам формирования результата преобразования (дешифратор);

• с помощью образования контрольных бит, то есть когда по выходным сигналам схемы можно предсказать контрольные биты выходных сигналов, например, схема преобразования из двоично-десятичного кода в двоичный с контролем по нечетности.

Все арифметико-логические преобразования можно разделить на две группы: логические и арифметические, причем в ЭВМ в качестве арифметических для всех других операций базовыми являются преобразования типа сложения, сдвига, взятие обратного кода и передачи информации.

Метод дублирования универсальный для контроля любых типов преобразований, но обладает большей избыточностью аппаратуры, но, с другой стороны, обнаруживает ошибки любой кратности.

Для повышения надежности ОЗУ малой емкости обычно используют контроль по четности/нечетности, а ОЗУ большой емкости - используются корректирующие коды, среди которых можно выделить следующие:

• с коррекцией одиночной и обнаружением двойной ошибки (КО-ОД) (например, код Хемминга);

• коды с дополнительной способностью обнаружения кратной ошибки в одной группе битов (КО-ОД-ООГ);

• коды с коррекцией ошибок в одной группе и обнаружением в двух группах (КОГ-ОГД);

• коды с коррекцией двойных и обнаружением тройных ошибок (КД-ОТ) [5].

В основе организации функционирования САК и коррекции ошибок лежит принцип избыточности, предполагающий использование одного или сочетание нескольких видов избыточности:

• временная избыточность основана на дополнительных затратах времени на выполнение операций контроля (например, метод двойного просчета со сравнением результатов);

• информационная избыточность предполагает использование дополнительных разрядов для представления контрольного кода и коррекции ошибок для команд и операндов, которые участвуют в процедурах контроля;

• аппаратурная избыточность состоит в применении дополнительной аппаратуры для реализации контроля и коррекции ошибок, например, методом дублирования аппаратуры, работающей параллельно со сравнением получаемых результатов;

• алгоритмическая избыточность предполагает выполнение решения задачи по разным алгоритмам (программам) с проверкой результатов на совпадение.