книги из ГПНТБ / Лоскутов В.И. Основы современной техники управления

Пример. Пусть используется код «4 из 7» при фиксирован­ ном числе разрядов в кодовой комбинации, равном 16:

0011000111101001

В принятом коде число символов для передачи информации равно 4. Разделим данное 16 — разрядное слово на группы по четыре символа в каждом.

ООП 0001 1110 1001

Каждая из полученных групп дополняется тремя провероч­ ными знаками. Эти знаки выбираются таким образом, чтобы сумма из трех информационных цифр и одной проверочной удовлетворяла принципу четности.

Поверочные сигналы необходимо выбирать таким образом, чтобы четными были следующие суммы:

a + b + c-fe; a + b + d + f; a + c + d-\-g.

При условии, что в семи знаках не может быть больше одной ошибки и все образованные суммы удовлетворяют по­ верке на четность, ошибка в передаваемой группе символов будет отсутствовать.

При обнаружении нечетности ошибка будет в поверочном знаке проверяемой суммы.

Если оказываются нечетными две суммы, то ошибка будет в символе, общем для обеих сумм. Если окажутся нечетными все три суммы, ошибка будет в первом знаке проверяемой группы.

Таким образом, для проверяемой кодовой комбинации вы­ бор проверочных символов для каждой из четырех групп дол­ жен быть следующим:

0011110 0001011 1110100 1001100

В таком виде сообщение передается в канал связи. В при­ емном устройстве производится автоматическая поверка на четность каждой из этих групп, при обнаружении ошибки осу­ ществляется ее исправление, затем устраняются последние три знака и восстанавливается фактическое значение передавае­ мой информации.

169

Интересным и часто применяемым способом автоматиче­ ской коррекции возникающих ошибок является так называе­ мый метод ортоконтроля, или матричной коррекции.

В этом случае слова принятого кода передаются расчле­ ненными группами, которые на многодорожковой ленте запи­ сываются параллельно-последовательным способом и образуют как бы разрядную матрицу. Расположение информации при матричной коррекции показано на рис. 36. Контроль на чет­ ность в этом случае осуществляется как по горизонтальным,

так и по вертикальным строкам мат­ рицы. Контроль на четность по стро­ кам позволяет определить искаженную строку, а контроль на четность по вер­ тикальным столбцам (дорожкам)— иска­ женный столбец.

Обнаружение искажений строки и вертикального столбца такой матрицы позволяет точно определить (в месте их пересечения) местоположение единич­ ной ошибки в матрице и автоматически ее исправить путем перемены кодового знака.

В ряде случаев целесообразно ис­ пользовать метод контроля по сумме одноименных цифр. При этом числа,

над которыми выполняются действия, снабжаются контроль­ ными разрядами, содержащими определенную сумму контро­ лируемого числа.

По этому же принципу строятся коды, в которых цифры контролируются определенным числом значащих единиц.

Так, в системах управления часто используется способ кон­ троля, в котором применяется код «2 из 5». В этом случае десятичные цифры представляются пятью двоичными разря­ дами: 0, 2, 2, 3, 6.

Каждая десятичная цифра от 1 до 9 определяется при этом суммой весов двух двоичных разрядов:

Наличие ошибки определяется тем, что число «единиц» в закодированной таким образом цифре будет больше или меньше двух.

170

Существуют другие способы контроля и коррекции ошибок при передаче и обработке информации. Правильный выбор того или иного способа защиты информации зависит от степени вероятности появления ошибок, возможной избыточности по­ явления ошибок, возможной избыточности информации, коли­ чества оборудования и ряда других специфических условий, в которых работает данная система.

За счет дальнейшего увеличения избыточности информа­ ции можно построить код с исправлением одиночной и обна­ ружением двоичной ошибки. Такой код может быть построен путем добавления одного цифрового разряда к коду для исправления одиночной ошибки. В этом случае при отсутствии ошибок все поверки удовлетворяют требованиям четности. Одиночная ошибка обнаруживается последней поверкой на

171

четность, а первые указывают номер искаженной позиции. Нулевое значение поверочного числа означает искажение по­ следней поверочной позиции. Наличие двух ошибок фикси­ руется первыми поверками. Последняя поверка в этом слу­ чае удовлетворяет условиям четности.

В табл. 1 приведены некоторые общепринятые коды, часть из которых пригодна только для изображения цифр десятич­ ной системы (от 0 до 9), другая часть может быть использо­ вана для изображения цифр, букв и некоторых других знаков.

В двоично-десятичной машине часто применяются коды с избытком три. Запрещенными в этом коде считаются ком­ бинации двоичных цифр одной тетрады, имеющие десятичные эквиваленты 0, 1, 2, 13, 14, 15.

За последние годы методы кодовой защиты получают ши­ рокое развитие. Используемая на практике аппаратура позво­ ляет поднимать достоверность передаваемой информации на 3—4 порядка. В сочетании с вновь разрабатываемыми спосо­ бами уплотнения передаваемых сообщений и скоростей пере­ дачи открываются совершенно новые возможности использо­ вания современных видов связи.

Автоматические кодирующие и декодирующие устройства

Кодирующие устройства (кодаторы) предназначаются для автоматического преобразования сообщений в сигналы, соче­ тание которых соответствует выбранному коду. Декодирую­ щее устройство обеспечивает обратное преобразование выход­ ного сигнала. Различают кодаторы одноимпульсных и много­ импульсных сигналов. В первом случае придание характерных отличий в принимаемых импульсах осуществляется за счет изменения их полярности, интенсивности, фазы, частоты, дли­ тельности и формы.

Структуры многоимпульсных сигналов могут быть полу­ чены соответствующим размещением заданного числа импуль­ сов обусловленного качества в одном сигнале. Различают вход­ ные и выходные коды, которыми представлены соответ­ ственно исходное и закодированное сообщения. При этом каждой комбинации входного кода соответствует строго опреде­ ленная комбинация выходного кода. Такое соответствие за­ дается системой правил, представляющих собой алгоритм ра­ боты кодатора и декодатора. Примером такого кодатора может быть часто применяемая в практике диодная матрица, реали­ зующая определенную логическую структуру и обеспечиваю­ щая по п входным сигналам m выходных сигналов.

172

Конструктивные формы для кодирующих и декодирующих устройств разнообразны: диодные переключательные матрицы, кодирующие диски, кодаторы на электронно-лучевых трубках и др. Конструкции кодаторов детально освещены в техниче­ ской литературе.

Следует отметить, что в системах автоматизированного управления часто квантование по уровню аналоговой вели­ чины и ее последующее кодирование осуществляется в одном устройстве.

При кодировании числовых величин с помощью механиче­ ских кодаторов достигается большая точность, превышающая точность электрических цепей.

Порядок кодирования и перекодирования в АСУ часто яв ­ ляется сложным процессом с многократным промежуточным перекодированием, позволяющим упростить задачу по рацио­ нальному конструктивному оформлению передающего и при­ емного устройства. Многократное перекодирование позволяет использовать блочный принцип построения АСУ.

Кодирующие и декодирующие устройства могут использо­ ваться в виде самостоятельных элементов АСУ или в виде

Шифрование информации

Для уменьшения объема передаваемых сведений в усло­ виях использования служебной и экономической информации широко используются различные методы ее шифрования.

Шифр в этом случае представляет собой условный набор цифр или букв, присваиваемых соответствующим предметам или понятиям для сокращения количества символов при их обозначении.

От рационально разработанных методов шифрования и ис­ пользования уже разработанных методов классификации соот­ ветствующих множеств зависит эффективность применения вычислительной техники в автоматизированных системах управления. Выбор методов шифрования является одним из существенных вопросов при создании систем управления.

Научно обоснованные принципы шифрования обеспечи­ вают четкую систематизацию служебной информации и рез­ кое сокращение плотности информационных потоков.

173

Система шифров основана на применении комплекса услов­ ных понятий, построенных по заранее установленным пра­ вилам.

Построение шифра для соответствующего множества зави­ сит от количества и состава предметов и понятий, определяе­ мых этим множеством и принятого для этого метода.

Порядок присвоения шифра каждому элементу шифруе­ мого множества предусматривает его структуру и значимость условного обозначения.

Наиболее распространенным методом шифрования инфор­ мации для ЭВМ является использование классификаторов соответствующих информационных совокупностей (промыш­

Классификатор представляет собой некоторый перечень предметов или понятий, порядок размещения которых обус­ ловлен имеющимися в них признаками.

Система классификации должна обеспечить деление соот­ ветствующего множества понятий по четко разграниченным группировкам с определенно присвоенными им свойствами.

Каждый из элементов такого множества должен относиться только к одной классификационной группировке.

Составление классификаторов производится на основании признаков, присущих предметам или понятиям, которые при­ нимаются в качестве критерия для определения сходства или различия отдельных элементов множества.

В основу построения шифров принимаются классифика­ торы, предусматривающие систематизацию всех возможных значений того или иного признака. Выбор системы шифрова­ ния зависит от факторов, которыми могут быть: значность признаков, характер построения их номенклатуры, виды раз­

(1—2 знака) и многозначные. Каждый из них может быть про­ стым и сложным, состоящим из нескольких простых. Слож­ ные шифры в ряде случаев позволяют сократить их значность.

истепень удовлетворения предъявляемых ему требований.

Воснове системы шифрования лежат определенные усло­ вия. Шифр должен иметь одинаковое и при этом минимальное количество символов для всех элементов классифицируемого

174

множества; одинакова должна быть и структура построения шифра, причем каждому элементу множества должен быть присвоен только один шифр. Шифр должен быть логичен по построению, прост в расшифровке и удобен для ввода инфор­ мации в ЭВМ.

Шифры бывают цифровыми, буквенными и смешанными.

Между классификационными группировками, классифици­ руемыми элементами множества и их шифрами должно суще­ ствовать однозначное соответствие (тождество).

В ряде случаев на каждом уровне классификационного деления необходимо предусматривать соответствующий ре­ зерв емкости классификатора в виде свободных классифика­ ционных группировок для того, чтобы шифруемое множество можно было бы дополнить новыми значениями признака без нарушения принятой системы. Определение дополнительной

Классификаторы как основа «машинного языка»

В основу классификационного деления выбираются при­ знаки, являющиеся наиболее существенными для построения классификатора. Они должны обеспечивать деление классифи­ цируемого множества на непересекающиеся группировки, что исключает возможность присвоения разных шифров одним и тем же объектам классификации.

Классифицируемое множество может быть разделено по какому-либо признаку только в том случае, если его эле­ менты обладают свойствами, позволяющими их группировать по этому признаку.

Сложные классификаторы строятся по ряду признаков, об­ разующих иерархически зависимые группировки. Так, если

признак последующего этапа деления конкретизирует признак предыдущего этапа деления. В результате образуется класси­ фикационная последовательность, определяющая взаимозави­

175

Последующий процесс построения классификатора также протекает на основе определенных правил. Классифицируемое множество M делится по начальному признаку на подмноже­ ства М0) Мі, . . ., Мп, где верхний индекс означает этап деления, а нижние индексы указывают порядковый номер образовав­ шихся разветвлений множества M по признаку М'. Для вто­

Совокупность классификационных признаков образует по­ следовательно разветвляющуюся систему, в которой принятая структура группировок аналогична и тождественна структуре признаков.

При наличии классификаторов легко установить систему шифрования соответствующей информации из классифици­ руемого множества.

Порядок присвоения классифицируемой продукции таких шифров определяет систему шифрования. Метод построения шифра может быть порядковым, серийно-порядковым, клас­ сификационно-шахматным и комбинированным. В практике

личества наименований классифицируемых предметов и поня­ тий. В этом случае все позиции соответствующей классифика­ ционной группы целесообразно применять только для одно­ значных понятий и предметов.

Порядковая система шифрования имеет неограниченную емкость, малозначна и проста по технике построения. Недо­ статком ее является трудность запоминания шифров.

Серийно-порядковый метод шифрования состоит в закреп­ лении за каждым элементом множества серии номеров. Это позволяет шифровать аналогичные или близкие по признакам элементы множества соответствующими по цифровому значе­ нию шифрами. При серийно-порядковом методе построения шифра признаку низшего порядка присваиваются самостоя­ тельные (порядковые) шифры, а признакам старшего порядка отводят серии шифров, оставляя свободные номера на случай расширения номенклатуры классифицируемых предметов или понятий. Каждая серия при этом является однопризначной, а шифрование элементов множества внутри серии осуществ­ ляется по порядковой системе.

Серийно-порядковый номер шифрования получил широкое распространение из-за простоты построения и экономичности по значности.

176

приписываются обозначения, которые они имели до шифрова­ ния. Достоинством этих шифров является легкость внедрения, запоминаемость, а недостатком — трудность их изменения в процессе проектирования системы.

Специальные шифры предусматривают специфические тре­ бования при обработке данных с помощью ЭВМ. Для этого они несут в себе дополнительную информацию.

Комбинированный или смешанный метод используется при шифровании многопризначных элементов классифицируемого множества, что позволяет наиболее полно учитывать требова­ ния машинной обработки информации. Указанный метод осно­ ван на различных принципах шифровки. Например, старший признак классифицируемого множества шифруется по деся­ тичной системе счисления, а младший строится по серийнопорядковой системе.

Рациональный метод построения шифра для соответствую­ щего множества определяет структуру шифра, количество эле­ ментов множества, устанавливает его значимость для каждого структурного подразделения.

При создании автоматизированных систем управления классифицируемые понятия и показатели можно разделить на две основные группы:

группы понятий или предметов, используемых только в данной автоматизированной системе управления;

группы понятий и предметов, применяемых в сопрягаемых системах, высшего или низшего уровня.

Для первой группы необходима унификация внутренней системы шифров, определяющих их структуру и логическую связь между ними. Шифры для второй группы разрабаты­ ваются централизованно с учетом особенностей классифици­ руемых множеств и их унификацией по структуре и по значности.

В настоящее время министерства и ведомства уделяют значительное внимание разработке ведомственных классифи­ каторов. Большая работа по созданию классификаторов про­ водится на промышленных предприятиях и в других ведом­ ственных организациях при внедрении на них автоматизиро­ ванных систем управления.

Особое значение имеет заканчивающаяся работа по созда­ нию Общесоюзного классификатора промышленной и сельско­ хозяйственной продукции. Он делится на ряд следующих клас­ сификационных группировок: классы, группы, подгруппы, виды, внутривидовые группировки продукции по качествен­ ным показателям и типоразмерам.

Экономическое содержание этих группировок обеспечивает получение показателей, необходимых для различных уровней планирования и управления народным хозяйством.

Структура Общесоюзного классификатора построена так, что классы, подклассы, группы, подгруппы и виды имеют большую емкость и необходимые резервы для ввода новых разновидностей номенклатуры.

В основу Общесоюзного классификатора положена десятич­ ная система с максимальной значимостью в 10 знаков. Целе­ сообразность применения десятичной системы обусловливается тем, что она является привычной и весьма эффективной по сравнению с другими системами. Но следует отметить, что десятичный шифр для Общесоюзного классификатора не яв­ ляется полным, так как он не определяет конкретные изделия.

Вся продукция, охватываемая Общесоюзным классифика­ тором, разделена по признакам однородности производства на 100 классов. Для кодов этих классов предусматривается два первых знака шифра продукции.

Отнесение продукции к каждой последующей классифи­ кационной группировке (группы, подгруппы, вида) осуще­ ствляется также по признакам, учитывающим характер про­ изводства, свойства и назначение продукции. При этом для каждой последующей классификационной группировки глав­ ный признак конкретизируется, сужая охват продукции этой группы до степени принятого для нее уровня специализации.

Следует отметить, что составленные классификаторы могут обладать излишней избыточностью в том случае, если часть имеющихся в них группировок не используется.

Излишнюю избыточность можно существенно уменьшить при условии максимального заполнения входных и выходных массивов информации. К сожалению, излишняя избыточность классификатора обнаруживается лишь после его составления и последующего анализа. Внесение соответствующих поправок можно осуществить путем автоматической перекодировки на ЭВМ по специально составленной для этого программе.

Соответственным образом подготовленные классификаторы позволяют существенно рационализировать обработку цирку­ лирующей внутри больших систем информации.

178