РАЗДЕЛ 2
Методы синтеза цифровых схем на основе альтернативного кодирования информации
2.1 Классификация структурных кодов на основе базовых групп
Исследование и разработка методов и алгоритмов повышения надежности, живучести и достоверности информационных систем и процессов - одна из актуальных проблем создания перспективных автоматизированных систем управления. Один из путей решения проблемы - введение информационной избыточности. При этом различают избыточность: активную и пассивную; естественную и искусственную.
В процессе создания или совершенствования систем и устройств высоконадежной обработки информации формируются требования к кодам, контролирующим ошибки. На основе этих требований необходимо построить реальный код, то есть получить в явном виде список кодовых слов. Анализ существующих методов синтеза показал их высокую эффективность только для получения кодов, применяемых в устройствах передачи и хранения информации. В основе построения кодов могут лежать различные методы, однако на практике наибольшее распространение получили следующие методы перебора: аналитического перебора и регулярный метод синтеза [50, 51, 52]. Однако основным недостатком данных методов является невозможность практической адаптации к процессам обработки информации, к синтезу арифметических кодов, контролирующих ошибки. Устранить данный недостаток возможно путем создания кодов на базе естественной активной избыточности, которая присуща первичному представлению числа в виде кода и распределена между всеми элементами кодовой комбинации [53, 54, 55]. Информационная избыточность должна: обеспечивать условия для уменьшения вероятности возникновения ошибки; обеспечивать общий подход при выполнении коррекции для всех операций (арифметико-логических, передачи, хранения, преобразования); способствовать уменьшению времени выполнения операций и обеспечивать высокую скорость коррекции; быть согласованной с реальной моделью ошибок, чтобы обеспечить высокий показатель их коррекции [55].
В данном разделе на основе понятия базовых групп (БГ) классифицируются структурные коды (СК), предлагаются математический аппарат аналитической оценки СК на основе БГ, метод коррекции информации и алгоритм выполнения операций на основе реконфигурирования альтернативных структурных кодов.
Структурным кодом (СК) называется код, синтезированный на основе принципа чередования групп одноименных символов.
Избыточность, которая распределена между всеми элементами кодовой комбинации, называется активной. Одним из путей введения активной избыточности является обеспечение в кодовых комбинациях правил чередования групп одноименных символов. На основе принципа введения структурной избыточности, который заключается в ограничении длины серий одноименных символов, разработаны структурно-матричный и алгоритмические методы синтеза СК [55]. Данные методы синтеза являются разновидностью регулярного метода синтеза кодов, на определенном этапе они позволили создать базу СК и послужили основой для совершенствования теории синтеза СК как весозначных, имеющих весовые коэффициенты разрядов, так и невесозначных [33].
Недостаток данных методов заключается в том, что построение кода в значительной степени интуитивно, и требует наличия рекуррентной последовательности весовых коэффициентов, для получения которой необходимо иметь структурный код. Еще одним существенным недостатком является то, что эти методы предназначены для синтеза только арифметических кодов с одномерными весовыми рядами.
Исходя из того, что СК определяется, прежде всего, своей структурой, а уж потом остальными характеристиками, целесообразно разработать методы синтеза кодов, опирающиеся на структуру будущего кода. Для этой цели и введено понятие базовой группы структурного кода.
Базовой группой (БГ) называется минимальный набор комбинаций символов допустимых в структурном коде. Любой СК имеет базовую группу, которая может быть сформирована следующим образом:
* если в слове БГ есть нулевые и единичные символы, то их объединяют в подгруппы единичных и нулевых символов;
* если в слове БГ есть нулевые и единичные символы, то единичные символы записываются первыми;
* слова в БГ необходимо размещать в порядке убывания их длины;
* если в БГ два слова имеют одинаковую длину, то первым записывается слово с большим количеством единичных символов.
Понятие БГ и перечисленные правила ее формирования позволяют упростить процесс алгоритмизации синтеза кодов и разработку математического аппарата анализа синтезированных кодов.
СК может быть получен из имеющихся слов БГ:
* на основе перестановок любого количества слов БГ, ограничивая длину кодовой комбинации, с применением дополнительной сортировки для упорядочивания синтезированных слов, что, в свою очередь, влечет за собой повышение трудоемкости и ограничивает практическое применение;
* путем последовательного выбора из безызбыточного двоичного кода комбинаций символов, удовлетворяющих требованиям БГ (метод перебора) [52].
Для получения множества СК был использован метод перебора, который позволяет полностью исключить сортировку кодовых слов и обеспечивает однозначность синтеза кода, синтезировать как весозначные, так и невесозначные СК [51].
Практическая реализация метода перебора для синтеза СК на основе БГ может быть осуществлена с помощью двух методик выбора слова кода:
* сравнением кодовых комбинаций с комбинациями слов БГ;
* подсчетом количества символов в одноименных группах символов кодового слова и сравнением параметров групп с допустимыми параметрами.
Более простой и обеспечивающей более быстродействующий алгоритм является методика подсчета количества символов.
Полный алгоритм метода перебора для синтеза СК включает в себя [51,55]: выбор и обоснование структуры кода; определение БГ СК по выбранной структуре; синтез кода в явном виде на основе последовательной выборки из безызбыточного кода комбинаций символов, удовлетворяющих требованиям БГ; определение качествен
- Киев+380960830922