с не должно делиться на число е без остатка (е=2m-1). Если применять эти коды только для обнаружения ошибок, то можно обнаружить любой одиночный пакет ошибок, длина которого меньше или равна числу проверочных элементов:

r=c+m.

Исходя из этого условия выбирают неприводимый многочлен Р(х) из табл. 21.4 с учетом параметров кода. Длина блока n равна наименьшему общему кратному чисел е и с: n=НОК{e, c}, а число проверочных элементов r=c+m.

Пример 21.5. Определить параметры КФ для обнаружения одиночных пакетов ошибок длиной 16 бит. Для обнаружения пакета ошибок длиной 16 бит образующий полином Рф(х) должен иметь степень r≥ 16.

Количество исправляемых ошибок bи=0, следовательно, согласно соотношениям между параметрами с и m, m≥ 0. Для уменьшения избыточности кода увеличим длину блока n передаваемого сообщения, примем m=5. Тогда е=25-1=31. Так как с не должно целиком делиться на е, то с учетом соотношения r=c+m получим с=11. Длина блока НОК{е,с}=31· 11=341 бит. Из табл. 21.4 выбираем неприводимый полином степени m=5: Р(х)=х5+х2+1. Тогда образующий полином кода Файра имеет вид

Рф(х)=(х5+х2+1)(х11+1)=х16+х13+х11+х5+х2+1.

Количество информационных элементов в блоке k=n-r=341-16=325. Избыточность передаваемого сообщения=16/ 341=0,047, т.е. менее 5%.

Циклические коды применяются также для кодирования информации, записываемой во внешнюю память, так как результаты проведенных статистических испытаний выявили тенденцию группирования ошибок в пакеты при записи-чтении с НМН. С целью повышения надежности функционирования ВЗУ на магнитных дисках, Международной организацией по стандартам (ISO) рекомендован циклический код Файра, задаваемый полиномом Рф(х)=(х21+ 1)(х11 +х2 +1). Код позволяет в блоках длиной 42 987 бит корректировать пакеты ошибок длиной 11 бит и менее и обнаруживать пакеты ошибок длиной до 22 бит. Код достаточно просто аппаратно реализуется, серийно выпускается кодирующее-декодирующее устройство в виде БИС МОП технологии.

Контрольные вопросы к главе 21

1. Назовите два типа помех, приводящих к ошибкам в предаваемой информации.

2.Какой тип помех представляет наибольшую опасность для ЭВС и почему?

3.В какой части спектра сосредоточена основная энергия импульса напряжения?

4.Перечислите источники внешних помех передаче информации.

5.Что понимается под помехоустойчивостью ЭВС?

6.Назовите три способа повышения верности передаваемой информации с помощью устройств защиты информации ( УЗО). Какой из них обладает большей эффективностью?

7.Приведите определение помехоустойчивых кодов.

8.От какого параметра зависит корректирующая способность кода?

9.Что называется коэффициентом избыточности кода?

10. Назовите два типа обнаруживающих кодов.

11. Какова обнаруживающая способность итеративного кода?

12. Какова корректирующая и обнаруживающая спсобность кода Хэмминга?

13. Назовите основную операцию, выполняемую в кодирующих и декодирующих устройствах кода Хэмминга.

14. Какой тип ошибок обнаруживается и исправляется с помощью циклических кодов? 15. Каково кодовое расстояние кодов БЧХ и какова их корректирующая спсобность? 16. Какие две операции выполняются в кодирующем устройстве циклического кода/ 17. Поясните значение выражения: “образующий полином кода Файра”.

18. Какова обнаруживающая и корректирующая спосбность кода Файра?

19. В каких устройствах, помимо каналов, применяется циклический код Файра?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным содержанием современного этапа развития науки и техники считается определяющая роль информации, которая становится стратегическим ресурсом. Инфраструктуру общества формируют способы и средства сбора, обработки, хранения и распределения информации а затраты в сфере информатизации превысили затраты в других сферах деятельности. Информационные услуги стали товаром, приносящим значительные прибыли. Происходит быстрый рост доли трудовых ресурсов, занятых в информационной сфере. Это привело к феноменальному по масштабам и скорости прогрессу в области электронных средств компьютерной техники и средств передачи данных, массовому применению новых информационных технологий.

Огромные средства вкладываются развитыми странами мира в проведение исследований в области информатики и вычислительной техники, включая такие, как микро-

инаноэлектроника, оптоэлектроника, молекулярная электроника, проектирование интегральных схем, логика и логическое программирование, параллельные системы и системы реального времени, базы данных и информационные системы, методы и средства обработки информации, представление знаний и инженерия знаний, человеко-машинное взаимодействие, нейронные сети.

По уровню информатизации, какими бы показателями ее не измеряли, наша страна существенно отстает от ведущих и даже некоторых развивающихся стран мира. Объем производства средств вычислительной техники составляет ничтожную долю от уровня США

ипродолжает сокращаться, надежность отечественных ЭС в сотни раз уступает зарубежным образцам и отстает от потребностей общества в развитии сетей связи и передачи данных, служащих базой информационной инфраструктуры регионов страны.

Это может быть объяснено допущенным ранее перекосом в развитии информатики и ЭС, который и привел к недопустимому отставанию, особенно в развитии элементной базы.

Но надо отдать должное и тому, что наши информационно-вычислительные системы обеспечивают вывод и слежение за орбитами спутников и многоразовых космических кораблей, осуществляют контроль космического, земного и морского пространства. Наши системы С-300 признаны лучшими в мире, а основой их автоматической работы являются те же информационно-вычислительные средства.

Это говорит о том, что во многих направлениях архитектурных и схемотехнических решений, системного программирования, математических методов решения прикладных задач наша наука и техника находятся на современном мировом уровне.

Приложение 1

Темы заданий курсовых проектов

Темы проектов связаны с реальными задачами, возникающими при проектировании нестандартных специализированных периферийных устройств. В отдельных случаях тематика может быть связана с исследованием и теоретической проработкой принципиально новых ПУ и их блоков, узлов и элементов. По усмотрению руководителя темы могут быть усложнены для студентов, склонных к научной работе, например, в направлении рассмотрения целого класса устройств какого-либо типа.

1.Устройство автоматического считывания текстов

Рассчитать объем БЗУ и ПЗУ эталонов “читающего автомата”. Выбрать метод распознавания символов.

_______________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Привести структурную схему автомата, функциональную схему контроллера, вид разработанной матрицы, общий вид устройства, рассчитать количество рецепторов, таблицы кодов символов с минимальным и максимальным кодовым расстоянием.

2. Устройство ввода графиков

Рассчитать временные диаграммы, шаги квантования по времени и по уровню для Увв графиков на базе: а) считывающей ЭЛТ, б) фотоэлементов; выбрать тип аппроксимации (ступенчатая, линейная).

_______________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_______________________________________________________________________________

1Отношение минимальной

________________________________________________________________________________

Привести структурную схему Увв, функциональную схему контроллера, временные диаграммы и протокол обмена сигналами, вид графиков с нанесенными уровнями квантования, общий вид Увв, необходимые расчеты и их результаты.

3. Устройство вывода информации на экран

Рассчитать временные диаграммы и количество элементов на экране: а) телевизионного дисплея, б) плазменного, в) светодиодного, г) электролюминесцентного, д) жидкокристаллического экранов.

_________________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Привести структурную схему Увыв, функциональную схему контроллера, описание выбранной элементной базы, временные диаграммы и протокол обмена сигналами, рисунок фрагмента экрана, матрицы нескольких символов с минимальным и максимальным кодовым расстоянием, общий вид УВыв, расчеты и их результаты.

4. Устройство вывода информации коллективного пользования - табло

Рассчитать временные диаграммы, объем БЗУ для коллективного средства отображения информации - табло, выбрать элементную базу для реализации устройства.

___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Привести структурную схему табло, функциональную схему контроллера, временные диаграммы работы и протокол обмена сигналами, вид информации на экране, общий вид табло, необходимые расчеты и их результаты.

5. Устройство автоматического ввода аналоговой информации - АЦП

Рассчитать разрядность, шаги квантования по времени и по уровню а также временные диаграммы функционирования аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

_______________________________________________________________________________

№п/п Параметры Варианты значений

_______________________________________________________________________________

3.Максимальная частота

4.Допустимая погрешность

_______________________________________________________________________________

Привести структурную и функциональную схемы АЦП, временные диаграммы, расчеты шагов квантования, матрицы весовых сопротивлений, времени и погрешности преобразования а также общий вид устройства.

6. Устройство автоматического вывода аналоговой информации - ЦАП

Рассчитать разрядность, шаги квантования по времени и по уровню а также временные диаграммы функционирования цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

_________________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_________________________________________________________________________________

3.Максимальная частота

Привести структурную и функциональную схемы ЦАП, общий вид устройства, временные диаграммы, расчеты шагов квантования, матрицы сопротивлений, времени и погрешности преобразования.

7. Устройство ввода речевой информации

Рассчитать шаги сегментации и квантования по времени, число эталонов фонем (слов), объем ПЗУ эталонов и БЗУ, время распознавания фонемы (слова) УВв для “голосового программирования”.

_________________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_________________________________________________________________________________

3.Скорость вывода,

Привести структурную схему Увв, функциональную схему контроллера, общий вид Увв, временные диаграммы, протокол обмена сигналами, разбиение слов на фонемы.

8. Устройство вывода речевой информации

Рассчитать количество эталонов фонем, объем ПЗУ эталонов и БЗУ, время преобразования кода в фонему, в слово.

_________________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_________________________________________________________________________________

3.Скорость вывода,

_________________________________________________________________________________

Привести структурную схему Увыв, функциональную схему контроллера, общий вид Увв, временные диаграммы и протокол обмена. Предусмотреть возможность модуляции основного тона по высоте (“пение”).

9. Аппаратура канала ввода-вывода

Рассчитать нагрузочную и пропускную способность, коэффициент работоспособности программы и коэффициент добротности мультиплексного канала с прямым доступом и хранением текущих параметров в оперативной памяти, а также максимально допустимое количество однотипных периферийных устройств.

_________________________________________________________________________________

№ п/п Параметры Варианты значений

_________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

Привести структурную схему МК, функциональную схему одного из блоков канала, временные диаграммы, описать последовательность действий при выполнении операции ввода-вывода, привести расчеты и их результаты.

4.Погрешность преобразования,

5.Диаметр вала с нанесенной

_____________________________________________________________________________________

Привести структурную схему Увв, функциональную схему контроллера, таблицу кода, рисунок кодовой шкалы, временные диаграммы, расчеты и их результаты.

Составление технического задания

На основе составленной преподавателем Заявки на разработку студент формирует техническое задание (ТЗ) в соответствии с ГОСТ 15.001 - 73. В ТЗ на проектирование формируется комплекс технических требований, которым должно удовлетворять разработанное ПУ. Требования разделяются на общие и частные. Общие требования устанавливаются государственными и отраслевыми стандартами а также руководящими техническими материалами (РТМ). Частные требования определяются специфическими особенностями устройства и его применения в конкретном виде аппаратуры. Это могут быть требования к входным и выходным параметрам, внутренней организации устройства, учет условий эксплуатации и др. Процессу проектирования сопутствует ряд ограничений, возникающих из-за ограниченных возможностей элементной базы.

Проводя анализ ТЗ, необходимо:

-определить полноту и достаточность заданных исходных данных и технических требований, предъявляемых к разрабатываемому ПУ;

-по результатам анализа и при необходимости доработать ТЗ и согласовать его с преподавателем;

-изучить принципы возможного построения устройства и его функциональные особенности;

-выделить специфические особенности ПУ, его условий эксплуатации и призводства, на что необходимо обратить внимание при выборе структурной и разработке функциональной схем;

-на основе полного анализа ТЗ сформулировать дополнительные требования к разрабатываемому ПУ.

Основные этапы проектирования

Разработка ПУ, как и всякого ЭС, выполняется в несколько этапов: I этап - эскизное проектирование;

II этап - разработка структурной схемы ПУ, временных диаграмм его работы и протокола обмена сигналами с ЭВМ; выбор элементной базы;

III этап - разработка функциональной схемы ПУ либо контроллера ПУ;

IV этап - постановка и решение задачи оптимизации параметров ПУ;

V этап - разработка эскизов элементов конструкции, общего вида устройства. Рассмотрим выполнение этих этапов.

I этап. Проведя анализ ТЗ, студент определяет приближенный вариант технического решения поставленной задачи.

Изучив литературные источники, в которых описываются аналогичные устройства, студент строит эскизный проект алгоритма работы ПУ. Полезно провести оценочные расчеты, после чего наметить вариант решения задачи проектирования. Этот итеративный процесс необходимо продолжать до тех пор, пока не будет получен детальный алгоритм работы ПУ в целом или несколько вариантов алгоритма. После этого оценивается влияние на работу схемы условий ее эксплуатации и требований ТЗ.

В результате проведения I этапа проектирования появляются общие варианты и принципы решения задачи с проработкой отдельных узловых вопросов, определяющие алгоритм действия всего устройства.

II этап. Формулируется алгоритм функционирования устройства, разрабатывается структурная схема его выполнения. В качестве элементов структурной схемы выбираются те достаточно универсальные операторы алгоритма, которые хорошо поддаются аппаратной реализации с помощью функциональных узлов (ФУ), таких, как микропроцессор, микроконтроллер, счетчик, регистр, шифратор, дешифратор, селектор, мультиплек-

сор и др. Выбрав типы необходимых узлов, формулируют требования к контроллеру по разрядности, быстродействию, нагрузочной способности. Оценка величины задержек в ФУ позволяет построить вариант временной диаграммы работы ПУ с учетом синхронизации отдельных ФУ. Частота синхросигналов может быть задана, а может быть определена в процессе проектирования. Временная диаграмма позволяет сформулировать требования к времени выполнения операций в каждом ФУ. Анализ диаграммы позволяет изменить структурную схему и набор ФУ так, чтобы решение задачи удовлетворяло ограничениям по времени и другим требованиям ТЗ. Направления поиска - следующие:

-введение новых и удаление старых ФУ, обеспечивающих заданное быстродействие за счет дополнительных аппаратных затрат;

-использование серии более быстродействующих элементов;

-переход на более медленную, но и более дешевую серию элементов для уменьшения аппаратных затрат;

-замена последовательной обработки данных параллельной или параллельно-последовательной для повышения быстродействия и обратная замена для уменьшения аппаратных затрат.

III этап. Разработка функциональной схемы контроллера или какого-либо блока устройства, указанного преподавателем, производится на основании требований II этапа. Находятся такие способы построения каждого ФУ, чтобы он выполнял свое назначение в течение отведенного временной диаграммой интервала. При этом может возникнуть необходимость коррекции структурной схемы или временной диаграммы.

IV этап. При проектировании любого устройства следует помнить, что в инженерной практике любая разработка в конечном итоге сводится к постановке и решению задачи оптимизации. Критерий оптимизации формулирует преподаватель, оставив студенту достаточно свободы для поиска оптимальных вариантов.

При защите проекта должны учитываться результаты проведенной оптимизации ПУ в целом и его частей. Должны быть освещены пути поиска решения, обзор литературы, рассмотрены варианты прототипов, указаны мотивы принятия решения, приведены вычисления оценок для доказательства правильности выбора.

V этап. Обобщается вся информация, необходимая для разработки конструкции блока ПУ и компоновки деталей на платах. Выполняются эскизы общего вида устройства, элементов конструкции, типовых элементов замены (ТЭЗов) для более наглядного представления о разработанной конструкции периферийного устройства.