Корпань Я.В.

Черкаський державний технологічний університет

МЕТОДИКА ПО ВИЗНАЧЕННЮ ЧИСЛА КОРТЕЖІВ ДЛЯ ТАБЛИЧНОГО ЛОГІЧНО-ОБОРОТНОГО МЕТОДУ РЕАЛІЗАЦІЇ КОДОПЕРЕТВОРЮВАЧА

Спеціалізовані сучасні кодоперетворювачі широко використовуються в промисловості, космонавтиці, а також в локальних підсистемах керування, промислової електроніки, обчислювально-вимірювальних комплексах та ін.

Основними вимогами для кодоперетворювачів є малі апаратурні затрати, висока швидкодія та надійність, малі габарити, вага, вартість.

Розробці методів та засобів побудови перетворювачів кодових даних присвячено ряд робіт В.Д. Байкова, Е.П. Балашова, В.Ф. Дорфмана, В.И. Корнєйчука, В.А. Лужицького, В.М. Лукашенко, А.М. Оранського, В.Б. Смолова, К.Г. Самофалова, А.П. Стахова, В.П. Тарасенка, та інших [1-3].

Проте на сучасному етапі мало висвітлено таблично-алгоритмічний метод апаратурної реалізації по перетворенню інформації з табличним логічно-оборотним методом реалізації.

У цьому методі перетворення вхідної кодової послідовності інформації в вихідну кодову послідовність та навпаки здійснюється за допомогою відповідних коректуючих констант, які зберігаються в постійному запам’ятовуючому пристрої.

Особливість даного методу, в порівнянні з відомими, є найбільш проста реалізація, ефективність та надійність, а також відсутність залежності процесу кодоперетворення від розрядності коду n. Тому з’являється можливість використовувати масив вхідних кодових послідовностей для формування відповідних вихідних кодових послідовностей за рахунок коректуючих констант у вигляді кортежів [4]. Це забезпечує малий об’єм коректуючих констант. Кортеж – впорядковані однорідні групи з малою кількістю розрядів r, тобто r<<n.

Кількість кортежів визначається за формулою

m = n / r.

Визначення оптимального числа кортежів при формуванні таблиць коректуючих констант під час обробки багаторозрядних проблемно-орієнтованих інформаційних баз даних для таблично-алгоритмічних спеціалізованих сопроцесорів є першочерговою задачею при підвищенні надійності за рахунок резервування.

Пропонується методика по визначенню числа кортежів для табличного логічно-оборотного методу реалізації кодопереторювача, яка полягає в реалізації наступної основної послідовності:

1) вивчаються вимоги технічного завдання на проектування кодоперетворювача;

2) досліджується морфоструктура кодоперетворювача;

3) визначаються математичні моделі залежностей основних технічних параметрів: апаратурних затрат, часу виконання процесу перетворення, час безвідмовної роботи перетворювача, потужності споживання та інших (відповідно до вимог технічного завдання) від числа кортежів;

4) будуються графіки цих залежностей;

5) з’єднуються абсциси графіків;

6) визначається абсциса точки перетину графіків залежностей;

7) вибирається найближче ціле число, яке є оптимальним (приймається число кратне 2^k, де k=1, 2, 3,…).

Отже рішення задачі знаходження оптимального числа кортежів зводиться до використання відповідних математичних моделей для основних технічних параметрів і використання графоаналітичного методу, завдяки його простоті та наочності. Це дозволяє, шляхом знаходження точок перетину залежностей відповідних параметрів від числа груп, визначити оптимальну кількість кортежів при експлуатації і при резервуванні.

Наприклад, для перетворювача ненатурального коду в двійково-десятковий код [4], математична модель апаратурних затрат для реалізації табличним логічно-оборотним методом, яка описує образно-знакову модель перетворювача, має вигляд:

C=φ(m)=(a₁+a₂)n+a₆(n+m)+m(2^n/m)a₃+(n/m) (2^n/m-1)a₅+а₄+а₇, (1)

де а₁- затрати на один розряд регістру;

а₂- затрати на один розряд ланцюгів видачі коду;

а₃ - затрати на ланцюг видачі одного адреса;

а₄ - затрати на один тригер;

а₅ - затрати на один біт числового блока пам’яті;

а₆ - затрати на один логічний елемент;

а₇ - затрати на один RC-ланцюг.

Характер залежностей затрат експлуатації та резервуванням від числа кортежів для n=32 біт при r=const приведено на рис.1.

Для спрощення розрахунку припустимо, що а₁=а₂=а₃=а₄=а₅=а₆=а₇= =а, тоді формула (1) приймає вигляд:

C_е=φ(m)=(a+a)n+a(n+m)+m(2^n/m)a+(n/m)(2^n/m-1)a+а+а =

=а(3n+m+m(2^n/m)+(n/m)(2^n/m-1)+2). (2)

Враховуючи, що об’єм коректуючих констант V одного кортежу постійний і визначається як

V = ( 2^n/m – 1 ) ∙ r,

тоді резервування можливо забезпечити або одним об’ємом коректуючих констант, або одночасно коректувати m об’ємів кортежів, тобто вартість при резервуранні С₀ залежить від числа кортежів m (при умовах r = const).

З рис. 1 видно, що сумарна залежність вартості кодоперетворювача при експлуатації з використанням резервування має явно виражений екстремальний характер і мінімальна при значенні числа кортежів m_min.

Отже застосовуючи методику по визначенню числа кортежів для табличного логічно-оборотного методу реалізації кодоперетворювача можна зробити висновок, що оптимальна кількість кортежів для наведеного прикладу, при експлуатації з резервуванням – 4.

Таким чином, універсальність даної методики – можливість її застосування як для оптимізації всього кодоперетворювача, так і для одного блоку, наприклад, резервування елементів ПЗП, що використовують табличний логічно-оборотний метод реалізації з методом введення коректуючих констант у вигляді кортежів.

ЛІТЕРАТУРА

1. Лукашенко В.М. Огляд і аналіз функціонально орієнтованих пристроїв з таблично-логічними методами перетворення інформації // Вісник ЧІТІ. – 1998. - №2. – С. 145-153.

2. Лукашенко В.М. Методика визначення оптимального числа кортежів для проектування спеціалізованих процесорів // Вісник ВПІ. – 2000. - №2. – С. 22-25.

3. Самофалов К.Г., Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Электронные цифровые вычислительные машины. – К.: Вища школа, - 1976. – 480 с.

4. Корпань Я.В. Преобразователь ненатурального кода в двоично-десятичный код // Междунар. НПК “Современные проблемы радиотехники”. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2005. – С. 77.

5. Визначення оптимального числа кортежів при підвищенні показників надійності перетворювачів кодів / Корпань Я.В., Караван М.А., Лукашенко М.Г., Лукашенко А.Г., Лукашенко В.М. // Тр. XIIІ Міжнар. конф. з автоматичного управління (Автоматика – 2006). – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – С. 444.