ТАБЛИЧНИЙ ЛОГІЧНО-ОБОРОТНИЙ МЕТОД АПАРАТНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ СПЕЦІАЛІЗОВАНОГО КОДОПЕРЕТВОРЮВАЧА

Лукашенко А.Г., Корпань Я.В., Лукашенко В.М., Лукашенко Д.А.

Черкаський державний технологічний університет

ТАБЛИЧНИЙ ЛОГІЧНО-оборотний МЕТОД апаратної реалізації СПЕЦІАЛІЗОВАНОГО КОДОПЕРЕТВОРЮВАЧА

Тенденція у розвитку архітектури обчислювальних систем в теперішній час характеризується децентралізацією структури із застосуванням багатьох процесорів, сопроцесорів і використанням програм, що виконані апаратурно.

Питанням побудови високопродуктивних і високоточних обчислювальних систем присвячений ряд робіт А.Д. Азарова, В.Д. Байкова, Е.П. Балашова, А.М. Оранського, В.Д. Пузанкова, К.Г. Самофалова, Ю.А. Скрипника, В.И. Скурихіна, В.П. Тарасенка, та інших. Але інтерес до спеціалізованих кодоперетворювачів побудованих на основі таблично-алгоритмічних методів росте тому, що при існуючій технологічній базі на апаратурні засоби можуть бути покладені деякі функції у тому числі двійково-десяткові, десятково-двійкові перетворення, перетворення координат, спеціалізоване кодоперетворення та ін.

Останнім часом посилилась тенденція до пошуку оптимальних методів перетворення інформації, при яких, по-перше зберігається інформація, по-друге – висока швидкодія. Перші вимоги визначають оборотність перетворення, а друге – економічність коду. Оборотність визначається тим, що при застосуванні зворотної операції початкова інформація відновлюється без похибки.

Пропонується табличний логічно-оборотний метод апаратурної реалізації спеціалізованого перетворювача, який визначається сукупністю прийомів по використанню принципів: відкидання рівнозначності, кон’юнкції, диз’юнкції та засобів, що базуються на ПЗП, логічних елементах І, АБО, регістру, побудованого на тригерах з лічильними входами (RST- тригер) [1-4].

Пероектування спеціалізованих кодоперетворювачів, що апаратурно реалізується на базі цього методу, на ряду з традиційними етапами розробки, включає наступне:

- заздалегідь складається таблиця перетворення вхідної двійкової кодової комбінації та відповідних коректуючих констант до неї, за якими будується ПЗП та група елементів АБО;

- значення кодових констант для коректування відповідної двійкової кодової послідовності визначаються за формулою

А Å В_i= D_i, (1)

де А – вхідна кодова послідовність;

В_i – вихідна кодова послідовність;

D_i – коректуюча константа.

З формули (1) видно, що завдяки властивості операції додавання по mod 2 вихідна кодова послідовність В_і визначається

В_i= А Å D_i, (2)

а зворотна вхідна кодова послідовність відповідно

А = D_i Å В_i. (3)

Враховуючи, що кодоперетворювач спеціалізований (відома таблиця відповідності), тоді для зменшення загального об’єму пам’яті рекомендується:

- по-перше, вхідний двійковій код та вихідний код перетворювача представляти однаковою розрядністю;

- по друге, розбиваюти коди на відповідні тетради [5];

- константи представляти чотирьохрозрядними кодами, які є результатами додавання по mod 2 відповідних тетрад для обох зазначених кодових послідовностей.

Розглянемо застосування цього методу на прикладі розробки спеціалізованого перетворювача двійкового коду в однополярні оборотні коди шумоподібних сигналів (ШПС) з розрядністю 3, 5, 7, 11, 13.

Нехай для перетворення 16 розрядна вхідна двійкова кодова послідовність має вигляді:

А – 0001100001001110,

а відповідні n - розрядні кодові послідовності шумоподібних сигналів В_i:

В₃ - 110; В₅- 11101; В₇-1110010; В₁₁- 11100010010; В₁₃– 111100110101.

Згідно зазначеної вище методики відповідні кодові послідовності, які представляються однаковою розрядністю та розбиті на тетради, мають наступний вигляд

А – 0001_1000_0100_1110

В₃ – 0000000000000110; – 0000_0000_0000_0110;

В₅ – 0000000000001110; – 0000_0000_0000_1110;

В₇ – 0000000001110010; – 0000_0000_0111_0010;

В₁₁ – 0000011100010010; – 0000_0111_0001_0010;

В₁₃ – 0001111100110101; – 0001_1111_0011_0101.

Для кожної тетради в таблиці 1 наведені значення коректуючих констант, що визначалися за формулою (1).

Таблиця 1

Значення тетрад кодових констант відповідної двійкової кодової послідовності

Тетради

код А₁

0001

код А₂

1000

код А₃

0100

код А₄

1110

код D_i

константи для В₃

D_{1_3}

0001

D_{2_3}

1000

D_{3_3}

0100

D_{4_3}

1000

код D_i константи для В₅

D_{1_5}

0001

D_{2_5}

1000

D_{3_5}

0101

D _{4_5}

0011

коду D_i константи для В₇

D_{1_7}

0001

D _{2_7}

1000

D _{3_7}

0011

D _{4_7}

1100

код D_i константи для В₁₁

D_{1_11}

0001

D_{2_11}

1111

D_{3_11}

0101

D_{4_11}

1100

код D_i константи для В₁₃

D_{1_13}

0000

D_{2_13}

0111

D_{3_13}

0111

D _{4_13}

1011

де i =1 - старша тетрада; і= 2, і=3 середні тетради, і=4 – молодша тетрада;

j – номер, якій відповідає перетвореному коду.

Отже з таблиці видно, що за рахунок однакових значень коректуючих констант можливо зменшити об’єм пам’яті. Це зменшує потужність споживання, підвищує надійність завдяки малому об’єму пам’яті, збільшує відсоток придатних кристалів з пластини, зменшує вартість кодоперетворювача.

Крім того, відмінною особливістю табличного логічно-оборотного методу апаратурної реалізації є підвищення швидкодії спеціалізованого перетворювача завдяки відсутності тривалих операцій в процесі кодоперетворення та незалежному порозрядному перетворюванню.

Література

1. Лега Ю.Г. Методы совершенствования функционально ориентированных преобразователей / Лега Ю.Г., Лукашенко В.М., Корпань Я.В., Кисиль Т.Ю., Лукашенко А.Г. // Вісник ЧДТУ. – 2003. - № 4. - С. 63-68.

2. Лукашенко В.М. Высоконадежные многофункциональные преобразователи кодовой информации / Лукашенко В.М., Лукашенко Д.А., Лукашенко М.Г., Корпань Я.В // Зб. наук. пр. Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля. Технічні науки. – Луганськ: СНУ ім. В.Даля, 2004. – С. 74-77

3. Корпань Я.В. 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.

4. Корпань Я.В., Больбот А.Ю., Лукашенко А.Г. Високонадійний перетворювач завадостійкого коду / Тр. 12-го Міжнар. молодіжного форуму «Радіоелектроніка і молодь в XXI ст.»: Зб. матеріалів форуму Ч.2. – Харків: ХНУРЕ, 2008. – С. 105.

5. Пат. 5476, Україна, МПК G06F5/00. Перетворювач двійкових кодів в двійково-десятковий код: В.М. Лукашенко (UA), Ю.П. Кунченко (UA), Я.В. Корпань (UA), М.Г. Лукашенко (UA), Д.А. Лукашенко (UA); ЧДТУ - №20040604861; Заявл. 21.06.2004; Опубл. 15.03.2005; Бюл. №3.