2

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технической кибернетики

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу

«Системы распределенной обработки данных»

для студентов направления 552800

«Информатика и вычислительная техника»

Уфа 1997

Составители: Г.И.Рыжев, А.Х.Султанов, К.Ф.Тагирова

УДК 681.3

Проектирование систем распределенной обработки данных: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Системы распределенных обработки данных» для студентов направления 552800 «Информатика и вычислительная техника» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. Г.И.Рыжев, А.Х.Султанов, К.Ф.Тагирова. – Уфа, 1997. – nn с.

Содержатся основные сведения, необходимые для проектирования систем распределенной обработки данных. Рассматриваются вопросы помехоустойчивого кодирования передаваемых / принимаемых сообщений, вопросы синтеза надежной конфигурации, вопросы оптимизации потоков и пропускных способностей линий связи систем распределенной обработки данных. Практическое изучение особенностей проектирования систем распределенной обработки данных иллюстрируются примерами. Обсуждается методика и порядок выполнения лабораторных работ, в приложениях приводятся вспомогательные материалы.

Ил. nnn. Библиогр.: N назв.

Рецензенты :

Содержание

Лабораторная работа №1.

Изучение защищающих от ошибок кодов.................................................

Лабораторная работа №2.

Изучение вопросов синтеза надежной конфигурации систем распределенной обработки данных......................................................................................

Лабораторная работа №3.

Изучение вопросов оптимизации потоков

и пропускных способностей линий связи систем распределенной обработки данных.....................................................................................................................

Лабораторная работа №4.

Выбор рациональной длины пакета сети ЭВМ.........................................

Лабораторная работа №5.

Организация управления в сети ЭВМ........................................................

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1

ИЗУЧЕНИЕ ЗАЩИЩАЮЩИХ ОТ ОШИБОК КОДОВ

1 Цель работы

Целью работы является изучение кодов, защищающих от ошибок, используемых в системах распределенной обработки данных.

2 Общие теоретические сведения

2.1 Принцип контроля с использованием корректирующих кодов /1/

Принцип обнаружения ошибок при контроле с использованием корректирующих кодов заключается в следующем. Каждому входному слову контролируемого устройства по определенным правилам ставится в соответствие контрольное слово (группа контрольных символов). Совокупность двух этих слов можно рассматривать как новое слово, состоящее из информационной и контрольной частей. Если при передаче произошло искажение значений разрядов слова, то соответствие между информационной и контрольной частью слова нарушается, что и свидетельствует о возникновении ошибки.

Для анализа свойств корректирующих кодов важное значение имеет понятие кодового расстояния. Под ним понимают количество разрядов, в которых значения одного слова отличаются от значений другого слова. В общем виде кодовое расстояние между словами A_i и A _j выражается формулой

,

где a_ik- значение k-го разряда в слове A_i;

Å - символ сложения по модулю 2.

Для каждого кода существует минимальное кодовое расстояние d=min(d_ij), которое определяет свойства этого кода.

Известна следующая зависимость между числом обнаруживаемых ошибок t и минимальным кодовым расстоянием d³t+1.

Для того, чтобы код обеспечил исправление t ошибок, его минимальное кодовое расстояние должно удовлетворять условию d³2t+1.

Минимальное кодовое расстояние определяется избыточностью кода, под которой понимают отношение числа m контрольных разрядов к числу информационных n: d=m/n.

2.2 Код с проверкой на четность /2/

Пусть требуется передать информационный набор a₁...a_k. Кодовый набор получается в результате дописывания к последовательности символа a_k+1, который назначается так, чтобы число единиц в последовательности a₁...a_k a_k+1 было четным. Если при передаче произошла одна ошибка , то число единиц в принятом наборе b₁...b_k b_k+1 станет нечетным. Это и указывает на наличие ошибки. Место ошибки найти не удается, поэтому декодирование не производится. Таким образом, код с проверкой на четность обнаруживает (но не исправляет) одну ошибку. Он также обнаруживает любое нечетное число ошибок.

Кодовые слова a₁...a_k a_k+1 содержит четное число единиц, поэтому для них справедливо соотношение

a₁Å...Åa_k a_k+1=0,

которое называется проверочным.

2.3 Код Хэмминга для исправления одиночных ошибок /1/

Построение кода состоит в разбиении разрядов слова на взаимно пересекающиеся подмножества, причем каждому подмножеству ставится в соответствие контрольный разряд проверки на четность.

Каждый разряд слова включается в несколько подмножеств. Номера контрольных разрядов определяются из соотношения N_k=2^i-1 (i=1,2,...).

В таблице 1 звездочками показано расположение контрольных разрядов в 15-разрядном слове.

Таблица 1

Номера разрядов	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Контрольные разряды								*				*		*	*

Формирование подмножеств производится на основе анализа номера разряда при записи его в двоичной системе счисления. Все разряды кодового слова, имеющие единицу в первом разряде своего номера, включаются в первое подмножество, во втором - во второе и т.д. Затем подсчитывается количество единиц в разрядах, относящихся к каждому подмножеству, и в соответствующий контрольный разряд записывается единица, если это количество нечетно, и нулю - если четно.

В таблице 2 иллюстрируется разбиение разрядов на указанные выше подмножества для 15-разрядного слова.

Таблица 2

Номер кодового слова		Подмножество
десятичный	двоичный	1	2	3	4
1	0001	*
2	0010		*
3	0011	*	*
4	0100			*
5	0101	*		*
6	0110		*	*
7	0111	*	*	*
8	1000				*
9	1001	*			*
10	1010		*		*
11	1011	*	*		*
12	1100			*	*
13	1101	*		*	*
14	1110		*	*	*
15	1111	*	*	*	*

Если осуществить проверку содержимого отдельных разрядов на четность по подмножествам, то можно однозначно определить номер разряда, где возникла ошибка. Первая проверка дает значение первого бита двоичного числа определяющего номера разряда ошибки, вторая проверка- второй бит, и т.д. После получения номера ошибочного разряда следует изменить символ соответствующий этому номеру на инверсный.