книги из ГПНТБ / Торгашев В.А. Система остаточных классов и надежность ЦВМ
.pdfбольшие интегральные схемы различия в сложности позиционных и непозицнонных ЦВМ становятся незначительными.
Система остаточных классов с двумя контрольными основани ями позволяет сохранить работоспособность машины при отказах любых двух элементов. Но н третий п четвертый отказы не выво дят машину из строя. Она все еще может выполнять программу при некотором уменьшении точности или скорости вычислений, т. е. ма шина, работающая в СОК, является исключительно «живучей», приближаясь в этом смысле к биологическим системам.
Поскольку неисправные основания исключаются из СОК и в дальнейшем не оказывают никакого влияния на вычислительный процесс, то появляется возможность осуществлять ремонт .вычисли тельной машины, не прерывая решения задачи. Причем для локали зации места, в котором произошел отказ, с точностью до легко съемного блока можно использовать в качестве теста рабочую про грамму, выполняемую машиной. Для этого следует поочередно за менять блоки, относящиеся к вышедшему из строя основанию, на запасные и каждый раз включать данное основание в СОК. Если отказавший элемент не входит в состав заменяемого блока, то схе ма защиты вновь исключит это основание из СОК. При замене не исправного блока источник ошибок устраняется и дальнейшие вы числения уже ведутся в полной системе остаточных классов. Таким ■образом, для ремонта подобной вычислительной машины требуется очень мало времени и даже при большой интенсивности потока от казов можно обеспечить очень высокую надежность ЦВМ.
Применение системы остаточных классов позволяет обойтись без специального кодирования при передаче информации между вы
числительными машинами. Причем в зависимости от |
уровня |
помех |
в каналах связи и от важности передаваемой информации |
можно |
|
использовать корректирующие /?-коды с различным |
минимальным |
расстоянием, не изменяя структуры ЦВМ.
Перечисленные достоинства системы остаточных классов позво ляют сделать вывод о целесообразности применения этой системы счисления при разработке высоконадежных управляющих вычисли тельных машин.
Таблица обратных мультипликативных величин
|
|
|
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1. А к у ш с к и й |
И. Я., Ю ди цк ий |
Д. И. Позиционные характе |
||||||||||||
|
ристики численного представления в остаточных классах.—В кн.: |
||||||||||||||
|
Цифровая вычислительная техника и программирование, вып. 2, |
||||||||||||||
|
М., «Сов. радио», |
1967. |
|
|
|
|
|
контроля |
не |
||||||
|
2. А к у ш с к и й И. Я., Ю д и ц к и й Д. И. Система |
||||||||||||||
|
позиционных систем «Известия ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ле |
||||||||||||||
|
нина)» 1966 (1967), т. 4, вып. 56. |
|
|
|
|
арифметика |
|||||||||
|
3. А к у ш с к и й |
И. Я-> Ю д и ц к и й Д. И. Машинная |
|||||||||||||
н |
в остаточных |
классах. М., «Сов. радио», 1968. |
|
|
|
непози- |
|||||||||
4. А к у ш с к и й |
И. Я., Ю д и ц к и й |
Д. И. Избыточность в |
|||||||||||||
|
цнонных |
системах.— В |
кн.: Труды II симпозиума |
«Использова |
|||||||||||
, |
ние |
избыточности |
в |
информационных |
системах», |
Ленинград, |
|||||||||
1966, |
Л., |
«Наука», |
1970. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
' |
5. А к у ш с к и й И. Я., Ю д и ц к и и Д. И. Организация обнаруже |
||||||||||||||
|
ния и исправления ошибок в ЭВМ в непозиционных системах.— |
||||||||||||||
|
В кн.: Труды |
II |
симпозиума |
«Использование |
избыточности |
в |
|||||||||
|
информационных системах», Ленинград, 1966, Л., «Наука», |
1970. |
|||||||||||||
|
6. Б р и т о в |
Г. С., И г н а т ь е в |
М. |
Б., М и х а й л о в |
|
В. В., |
Ми |
||||||||
|
р о н о в с к и й |
Л. А. О функциональном |
кодировании.— В |
|
кн.: |
||||||||||
|
Системы обработки и передачи информации. Труды |
ЛИАП, |
1967, |
||||||||||||
|
вып. |
54. |
Г. |
С., И г н а т ь е в |
М. |
Б., М и р о н о в с к и й |
Л. |
А., |
|||||||
|
7. Б р и т о в |
||||||||||||||
|
М и х а й л о в |
В. В. Метод избыточных переменных и его срав |
|||||||||||||
|
нение |
с методами |
кодирования.— В кн.: Труды |
II |
|
симпозиума |
|||||||||
|
«Использование избыточности в информационных системах». Ле |
||||||||||||||
|
нинград, |
1966, |
Л., |
«Наука», 1970. |
|
|
|
функциональ |
|||||||
|
8. Б р и т о в |
Г. С., Т о р г а ш е в |
В. А. Применение |
||||||||||||
|
ного кодирования и системы остаточных классов для увеличения |
||||||||||||||
|
надежности ЦВМ. Информационные материалы научного сове |
||||||||||||||
|
та по комплексной проблеме «Кибернетика» Ns 3 |
(50). М., Изда |
|||||||||||||
|
ние ВИНИТИ, |
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
цифро |
|||||
|
9. П у т и н ц е в Н. Д. Аппаратный контроль управляющих |
||||||||||||||
|
вых машин. М., «Сов. радио», 1966. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
10. Т о р г а ш е в В. А. Корректирующие коды в системе остаточных |
||||||||||||||
|
классов.— В кн.: Труды ЛИАП, 1966, вып. 48. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
11. Т о р г а ш е в |
В. А. Система остаточных классов и надежность |
|||||||||||||
|
ЦВМ,— В кн.: Теория |
автоматов. |
Вып. 4, Киев, 1969. |
|
|
|
|||||||||
|
12. Т о р г а ш е в В. А. Алгоритмы |
в |
системе |
остаточных |
классов.— |
**В кн.: Труды II симпозиума «Использование избыточности в ин
13. |
формационных системах», Ленинград, 1966, Л., «Наука», |
1970. |
|
Ф а й н |
С. Б. Об арифметических кодах, исправляющих кратные |
||
14. |
ошибки.— В кн.: Труды ВЦ АН Грузинской ССР, 1966, VII: 1. |
||
Ф а й н |
С. Б. Корректирующие арифметические коды в системе |
||
|
остаточных классов.— В кн.: Труды ВЦ АН Грузинской |
ССР, |
|
|
1966, VII: 2. |
|
112
15. |
F r o g a t t |
R. |
Error |
checking |
system |
using |
residue |
redundancy. |
||||||||||||||||
|
Патент США |
кл. |
(255— 153) |
№ |
3137788, заявл. |
4.11.60, |
опубл. |
|||||||||||||||||
|
16.06.64. |
|
Н. |
|
The |
residue |
number |
system.— «IRE |
Trans.», |
1959, |
||||||||||||||
16. G a r n e r |
|
|
||||||||||||||||||||||
17. |
V. EC-8, p. 1955. |
|
|
|
R. W., |
T a n n e n b a u m |
M. Division |
and |
||||||||||||||||
K e i r |
Y. А., |
C h i n e y |
||||||||||||||||||||||
|
overflow |
detection |
|
in |
residue |
|
number |
|
system.— «IRE |
Trans.», |
||||||||||||||
|
1962, V. ЕС-ll, August. |
|
checking |
|
an |
adder.— «IBM |
Journal |
of |
||||||||||||||||
18. P e t e r s o n |
W. |
W. |
On |
|
||||||||||||||||||||
|
Research and Development», 1958, v. 2; см. также русск. пере |
|||||||||||||||||||||||
|
вод: |
О |
контроле |
сумматора.— В |
кн.: Кибернетический |
сборник |
||||||||||||||||||
19. |
№ 4. М., ИЛ, 1962. |
burst |
error |
correction |
with |
the |
Chinese |
re |
||||||||||||||||
S t о n е |
I. |
Multiple |
||||||||||||||||||||||
|
mainder |
theorem.— «Journal of |
the |
Society |
for |
|
Industrial |
and |
||||||||||||||||
20. |
Applied Mathematics», 1963, March, v. 11, № 1. |
|
|
|
II. |
The |
||||||||||||||||||
S v о b о d a A. |
Computer |
progress |
in |
Czechoslovakia. |
||||||||||||||||||||
|
numerical |
system |
of |
residual classes (SRE) |
in |
Digital |
Informa |
|||||||||||||||||
|
tions Wandles, 1962. Русский перевод: Развитие вычислитель |
|||||||||||||||||||||||
|
ной техники |
|
в |
Чехословакии. |
|
Система |
счисления |
остаточных |
||||||||||||||||
|
классов |
(СОК). Кибернетический |
сборник № 8, |
М., |
«Мир», 1964. |
|||||||||||||||||||
21. S z a b o |
N. |
Sign detection in nonredundant residue system.— |
||||||||||||||||||||||
|
«IRE Trans.», 1962, v. EC-11, № 4. Русский перевод: Опреде |
|||||||||||||||||||||||
|
ление |
знака |
в неизбыточиых системах счисления остаточных |
|||||||||||||||||||||
|
классов. Кибернетический сборник № 8, М., «Мир», 1964. |
|
na |
|||||||||||||||||||||
22. V a l a c h |
|
М. |
|
Vznik kodu а ciselne zbytkovych |
tzicl |
Stroje |
||||||||||||||||||
|
zpracovani |
informaci, |
sbornik III, |
Nak |
I |
CSAV, |
1965. |
computation |
||||||||||||||||
23. W а t s о n |
R. |
|
W., |
H a s t i n g s |
|
C. |
|
W. |
Self |
checked |
||||||||||||||
|
using |
residue |
|
arithmetic.— «Proc. |
IEEE», |
1966, |
v. |
54, № |
12. |
8 Заказ № 107
П Р Е Д М Е Т Н Ы Й
Акушскин И. Я. 4, 6, 19, 20, 31, 63, 85, 89
Алгоритмический контроль 5 Амербаев В. М. 6 Антииндекс числа 84, 85
Арифметическое устройство (АУ) 79, 98
-------непозищюнное 86
— —, структура 90
Большие интегральные схемы (БРіС) 82
Бритов Г. С. 74 Быстродействие ЦВМ 73, 78
Валах М. (Valach М.) 4 Вектор ошибок 57 Величина ошибки 51 Вес вектора 41 Весовая функция 41
Вычисление остатка, способ косвенный 68
-------, — табличный 69 Гарнер Н. (Garner Н.) 4
Деление 10, 30 1— дробей 30, 31, 34
■— целых чисел 31 Дешифратор 87, 91
— адреса ОЗУ 81
-------избыточный 94, 108 Длина разрядной сетки ЦВМ
96 Добавочные функции 74
Запоминающее устройство опе ративное (ОЗУ) 69, 71, 78, 96
-------постоянное (ПЗУ) 73, 78, 82, 93, 99, 107
------- сверхоперативное 79
-------, схема защиты 97, 100
У К А З А Т Е Л Ь
Игнатьев М, Б. 74 Избыточность 3, 4, 9 —, коэффициент 51 Индекс числа 84
Кейр В, A. (Keir Y. А.) 4, 31 Код арифметический 3
—A-N 4
—дополнительный 8
—корректирующий 3, 5, 40, 43,
45, 61, 73, 81
------- в остатках 78
—— класса второго 4 первого 3
—— линейный 50
-------, минимальное расстояние 41, 43, 98
—обратный 84, 88
—унитарный 87, 97
—функциональный 74
Кодовое слово 40, 49, 54 Контрольное условие 76 Контрольный тест 73,77 Коррекция ошибок 46, 76
------ - систематических 5 Локализация ошибок 50, 62, 95
Метрика 41 Метрическое пространство 41
Методы избыточных перемен ных 74
Мироновский Л. А. 74 Михайлов В. В. 74 Модифицированная ' обобщен
ная позиционная система (МОПС) 17
Модули взаимно простые 15, 16
—информационные 48, 59, 71
—контрольные 5, 48, 65
114
Надежность ЦВМ 77, 79, 81 «Нулевизация» 16
Обнаруживающие возможности кодов 75
Обобщенная позиционная си стема счисления (ОПС) 11 Операции модульные (непози
ционные) 9, 35, 60
------- бинарные 16
-------формальные 9
-------, табличный способ реали зации 82
—немодульные 3, 5, 53, 64
------ , методы выполнения 108
------ •, управление 101
—обмененные 5, 78, 93, 108
—пересылки чисел РЛ
Основания взаимно простые (см. модули взаимно прос тые)
—информационные (см. моду ли информационные)
—контрольные (см. модули■ контрольные)
Остаток от деления 35
-------, знак 87
— —, мантисса 87 Отказ адресного тракта 73 Ошибка грубая 75 •— двоичная 51 •— двойная 51
вкоде адреса 73
—в модуле 46
—одиночная 42, 95
■------- |
, коррекция 51, |
73 |
------- |
, локализация |
53, 56 |
—/-кратная 42
—округления, коррекция 25, ■28
—постоянного типа 95, 103
Перевод чисел из СОК в ОПС
12, |
16, |
37, 90 |
|
|
|
-------из СОКИ в МОПС 17 |
|||||
Переполнение разрядной |
сетки |
||||
ЦВМ 25, 61, 101, 103 |
(Peter |
||||
Петерсон |
|
В. |
В. |
||
son W, W.) 3 |
характеристика |
||||
Позиционная |
|||||
II, |
12, 53, 59, |
68 |
|
||
-------, определение 16, 17 |
|||||
------- |
типа |
второго 16 |
|
—• —■— первого 16, |
19 |
|
|||
Подпрограммы |
локализации и |
||||
коррекции |
ошибок |
103 |
|
||
Представление |
в СОК дроби |
||||
8, |
37 |
безызбыточное |
40 |
||
-------чисел |
|||||
—• |
----- парное |
19, 72, 78, |
104 |
||
Преобразование |
немодульное |
||||
101 |
(см. |
представление |
|||
— парное |
|||||
парное) |
|
|
|
|
|
— функциональное 20 |
|
||||
Признак условного |
перехода |
||||
105 |
контрольного |
текс |
|||
Программа |
|||||
та 73 |
|
|
|
|
Производительность ЦВМ 38
Расширение корректирующих возможностей кода 62, 71
— системы оснований 22, 64 Резервирование 3, 5, 20, 49, 81,
109
Сабо Н. (Szabo \Ѵ.) 4, 12 Свобода А. (Svoboda А.) 4,
8, 26 Сигнал ошибки 96—98
—переполнения 105
—условного перехода 109 Система обобщенная позицион
ная (ОПС) |
11, |
17 |
— остаточных |
классов (СОК) |
|
4, 7—11 |
|
|
----------- неизбыточная 76 |
||
— полиадическая |
11 |
Система остаточных классов со взаимно протыми основани ями
-----------сокращенная 32
----------- с попарно непростыми основаниями (CQKH) 17
—— —, корректирующие воз можности 4, 109
—------счисления со смещен ными основаниями (ССО) 11
Скорость вычисления 38, 72 Статистическое моделирование
47 Степень избыточности 48, 50
Стоун И. (Ston I.) 4 Сумматор двоичный 82
8 * |
115 |
Сумматор двоичный с цикли ческим переносом 83
—накапливающего типа 82 Схема комбинационная 86, 91
-------, границы сложности 87 —• коррекции ошибки 97
—защиты от ошибки 107 Счетчик команд 81
—ошибок 96
Таблица (см. схема комбина ционная)
—индексов 85
—констант 69
—универсальная 91, 93
Танненбаум |
М. |
(Tannenba |
|||
um М.) |
4, 31, 74 |
|
Сабо |
12 |
|
Теорема |
кодирования |
||||
Торгашев В. А. 4, 31 |
49, 72 |
|
|||
Точность |
вычислений |
|
|||
Тракты ЗУ числовые 81, 97 |
|
||||
■— адресные 73, 81, 97 |
|
|
|||
Умножение 9, |
17 |
|
|
|
|
— дробей 24, 25 |
|
93, |
101, |
||
Управляющие |
слова |
||||
103 |
|
|
|
|
|
— символы 102
Уотсон Р. В. (Watson R.W.) 4
Файн С. Б. 4
Фроггатт Р. (Frogatt R.) 4
Функциональное |
кодирование |
5, 76 |
75 |
Функция базисная |
— добавочная 74, 76
Хастингс С. В. (Hastings С. W.) 4
ЦВМ позиционная 83 «управляющая 72, 93, —, унификация 93
Чинн Р. В. (Chiney R. W.) 4, 31
Шифратор 87, 91
Щербаков О. В. 6
Юдицкий Д. И. 4, 19, 20, 31, 63г 85, 89
|
|
|
|
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
> |
|
||||
В в е д е н и е ..................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Г л а в а |
1. Арифметические |
операции |
в системе |
остаточных |
|
|||||||
классов |
......................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
1.1. Представление |
чисел |
в С О К ................................................ |
|
|
7 |
|||||||
1.2. Модульные |
о п е р а ц и и .............................................................. |
|
|
|
|
9 |
||||||
1.3. Определение позиционных характеристик чисел, пред |
|
|||||||||||
|
ставленных в С О К .................................................................. |
|
|
|
|
11 |
||||||
1.4. Расширение |
системы |
о с н о в а н и й ....................................... |
|
|
21 |
|||||||
1.5. Умножение дробных |
ч и с е л ..................................................... |
|
|
|
24 |
|||||||
1.6. Деление дробных |
чисел в |
С О К ....................................... |
|
|
30 |
|||||||
1.7. Выполнение |
в |
СОК |
других |
операций |
немодульного |
|
||||||
|
т и п а |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
1.8. Основные |
р е з у л ь т а т ы ............................................................ |
|
|
|
|
38 |
||||||
Г л а в а 2. Корректирующие коды в системе остаточных классов |
39 |
|||||||||||
2.1. Основные |
понятия и о п ред ел ен и я ....................................... |
|
|
39 |
||||||||
2.2. Корректирующие |
.ft- к о д ы |
...................................................... |
|
|
|
44 |
||||||
2.3. Корректирующие |
L и ftL- к о д ы .............................................. |
|
|
49 |
||||||||
2.4. Обнаружение |
и |
исправление |
ошибок |
при |
помощи |
|
||||||
|
ft- к о д о в |
...................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
53 |
|
2.5. Контроль и коррекция арифметических операций в СОК |
60 |
|||||||||||
2.6. Изменение |
|
корректирующих |
способностей |
ft-кодов |
71 |
|||||||
2.7. Функциональное к о д и р о в а н и е .............................................. |
|
|
74 |
|||||||||
■ 2.8. Основные |
р е з у л ь т а т ы ........................................................... |
|
|
|
|
78 |
||||||
Г л а в а |
3. Принципы |
построения ЦВМ в системе остаточных |
|
|||||||||
к л а с с о в |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
79 |
|
3.1. О структуре вычислительных машин, работающих в си |
|
|||||||||||
|
стеме |
остаточных |
к л а с с о в ..................................................... |
|
|
|
79 |
|||||
3.2. Схемы |
сложения, вычитания и умножения по произ |
|
||||||||||
|
вольному |
м о д у л ю .................................................................. |
|
|
|
|
82 |
|||||
3.3. Арифметическое |
у с т р о й с т в о .............................................. |
|
|
90 |
||||||||
3.4. Запоминающие |
устройства |
и |
дешифраторы . . . |
93 |
117
3.5. Устройство уп равл ен и я ........................................................... |
99 |
3.6. ЦВМ, использующая парное представление чисел . |
. 1 0 4 |
3.7. Основные р е з у л ь т а т ы .......................................................... |
108 |
З а к л ю ч е н и е ............................................................................................. |
1091 |
П р и л о ж ен и е .................................. |
Ш |
Список л и т е р а т у р ы .............................................................................. |
112 |
Предметный у к а з а т е л ь ........................................................................ |
114 |
Валерий Антонович Торгашев
СИСТЕМА ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ
ИНАДЕЖНОСТЬ ЦВМ
|
|
|
Редактор М. С. Гордон |
|
|
|
|
||||
|
|
Художественный |
редактор 3. Е. Вендрова |
|
|
|
|||||
|
|
|
Обложка худож ника |
В. В. Волкова |
|
|
|
||||
|
|
Технический редактор |
А. А. Белоус |
|
|
|
|||||
|
|
|
Корректор |
Н. В. |
Панкина |
|
|
|
|
||
Сдано в |
набор 1/ІП-73 г. |
Подписано в |
печать |
14/VI-73 |
г. |
Т08194 |
|||||
Ф ормат |
84 X 108/32 |
Бумага |
типографская |
№ 2 |
Объем |
6,3 уел. п. л., |
|||||
7,943 уч.-изд. л. |
Т ираж |
7700 экз. |
|
Зак. 107 |
Дена |
40 |
коп. |
||||
Издательство |
«Советское радио», Москва, Главпочтамт, а/я 693 |
|
|||||||||
Набрано в М осковской типографии № 13 Союзполиграфпрома |
|
||||||||||
при |
Государственном |
Комитете |
Совета Министров |
СССР |
|
||||||
по |
делам |
издательств, полиграфии |
и книж ной торговли |
|
|||||||
|
|
105007, Москва, Б-5, Денисовский пер., 30. |
|
Зак. |
1510 |
||||||
Отпечатано |
в типографии |
изд-ва |
«Советское радио». |