А. Я. Хетагуров – НИЯУ МИФИ,

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник

ОАО «Концерн «Моринформсистема – Агат»

Об использовании инновационного кодирования данных

для вычислительного устройства

В системах реального времени с вычислительными устройствами (СРВ) контроль работоспособности и выдаваемой информации является главным критерием в оценке надежности работы системы. Философия контроля СРВ позволяет решать проблемы и задачи технических и организационных систем. Это основные соображения по принципам, задачам и затратам по построению и организации контроля работы системы.

При использовании в вычислительном устройстве (ВУ) традиционных микропроцессоров широкого применения контроль выдаваемых данных производится программными методами, которые повышают требования к быстродействию в 2 – 2,5 раза или при использовании мажоритарного метода контроля повышают требования к быстродействию на 5 – 10 %, но увеличивает объем аппаратуры ВУ в 3,3 – 3,5 раза. Применение определенного микропроцессора в ВУ связано с его операционной системой, которая требует дополнительной производительности 40 – 60 % или быстродействия в 1,6 – 2,5 раза выше.

Предлагается система кодирования данных, основанная на двоичной системе кодирования и использующая систему кодирования 1 из R_n, где R_n = 2² = 4 с активным нулём. Эта система удобна для контроля – каждый ее разряд имеет только одну единицу и контролируется аппаратно. Таблица кодирования для двух двоичных разрядов имеет вид:

Этот подход основан на двоичной системе кодирования. Он построен на использовании методов преобразования десятичных кодов в двоичные и далее с применением простых схем в код «1 из 4». Это обеспечивает широкое использование программного обеспечения и массивов данных двоичной системы в системе кодирования «1 из 4». Система кодирования «1 из 4» обеспечивает выявление всех ошибок, достоверность контроля не зависит от количества разрядов. Система команд микропроцессора снижает требования к быстродействию в 4 и более раз, практически исключается операционная система. Уменьшается потребление электроэнергии в 6,6 раз. Исключается возможность воздействия вирусов. Применение микропроцессора в управляющих и информационных системах обеспечит независимое развитие России, её безопасность и экономию ресурсов.

При работе, ВУ потребляет постоянную мощность, т.к. в слове данного независимо от его величины – количества разрядов R_n, имеется постоянное число единиц, равное R_n. В двоичной системе число единиц изменяется в данном от «0» до «R_g», где R_g – количество разрядов слова данного. При одинаковых диапазонах данных, например 32 двоичных разряда и 16 разрядов «1 из 4»

Где количество единиц в данном R_n=16, независимо от величины данного. Количество единиц в двоичном данном изменяется от «0» до «32».

Потребляемая мощность в системе кодирования «1 из 4» получается в 2 раза меньше, чем в двоичной системе. Быстродействие при кодировании «1 из 4» вследствие уменьшения цепочки переноса в 2 раза повышается в 1,7 раза для суммирования и в 3,6 раз для умножения.

При одинаковых требованиях к контролю по достоверности данных объем аппаратуры у кодирования 1 из 4 увеличивается в 2.2 раза по отношению к ВУ двоичного кодирования, а у двоичного кодирования (мажоритарный метод) объем аппаратуры увеличивается в 3,3 раза. Сравнивая объемы аппаратуры, система кодирования «1 из 4» имеет меньший объем в 1,5 раза

Потребляемая мощность при кодировании «1 из 4» соответствует половине мощности, потребляемой при двоичном кодировании. А при двоичном кодировании ВУ, учитывая мажоритарный метод контроля, потребляется в 3,3 раза больше мощности.

Сравнение потребления мощности при кодировании «1 из 4» и при двоичном кодировании показывает, что мощность уменьшается в 6,6 раза

Использование специальных команд исключает операционную систему, затраты на привязку к реальному времени, идентификации абонентов и др.

Учитывая снижение потребления электроэнергии в системе «1 из 4» уменьшаются мощности режимов работы элементов, что соответственно повышает надежность их работы. Использование базовых БИС (ОАО Ангстрем) решает проблемы безопасности, защищенности и серийного Отечественного производства вычислительных устройств с необходимыми требованиями по условиям работы.