Устройство для контроля оперативной памяти

 

Союз Советскмк

Соцмепистмческмк

Республын

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () 752502 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 28.07.78 (21) 2651506/18-24 с прнсоеднненнем заявки .%— (23) Приоритет—

Опубликовано 30 07.80, Бюллетень J% 28

Дата опублнковання описания 02.08.8О (5! )М. Кл.

Q 11 С 29/00

Гооударстввиимй комитет

СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК681.3 (088. 8) (72) Авторы нзобретення

Э. И. Поваляев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАТИВНОЙ

ПАМЯТИ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение при проектирования блоков памяти с повышенной информационной надежностью

Известно устройство для контроля оперативной памяти, содержащее два генератора zona Хэмминга,два генератора паритета регистры и логические схемы (1(.

K недостаткам известного устройства относятся отсутствие сквознстго контроля работы оборудования, приводящее при его неисправности к искажению информации, а также наличие избыточного оборудования (nsa генератора кода Хэмминга, nsa генератора паритета).

Из известных устройств наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля оперативной памяти, содержадее генератор ко-. да Хэмминга, блок коррекции контрольного кода, блок коррекции входной информации, селектор, регистр контрольного коаа,регистр кода Хэмминга, дешифратор ошибок, вход которого тюдключен к simony блока обнаружения неисправностей, выходной регистр и входной регистр, выходы которого подключены к первому и второму входам устройства, контрольный блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока обнаружения неисправностей, второй вход — с выходом блока коррекции контрольного кода и с первым входом выходного регистра, третий вхол - с выходом регистра кода Хэмминга, первым входом блока обнаружения неисправностей и первым входом блока сравнения кода

Хэмминга, а четвертый axon - с выходом блока коррекции входной информации и вторым входом выходного регистра, к третьему входу которого подключен выход генератора кода Хэмминга, входы регистра zona Хэмминга и регистра контрольного zona, второй вход блока сравнения кода Хэмминга и первый вход блока сравнения паритета записываемой информации, второй вход которого соепииж с выходом паритета входного регистра, 75 2502

3 выход кода Хэмминга которого подключен ко второму входу блока обнаружения неисправностей, а ипформапионный выход — к первому входу селектора, четвертому входу выходного регистра, первому входу бло5 ка коррекции входной информации, второй вход которого соединен с выходом дешиф ратора ошибок и первым входом блока коррекции контрольного кода, второй вход которого подключен к выходу регистра конт- 10 рольного кода, выход селектора соединен со входом генератора кода Хэмминга, а второй вход — с первым входом устройства, третий вход устройства подключен к третьему входу входного регистра„ко 15 второму входу дешифратора ошибок и к третьему входу блока сравнения паритета записываемой информации (2j .

В устройстве сокращено оборудование и обеспечен сквозной контроль аппарату- 20 ры при чтении информации из оперативной памяти. Однако устройство, описанное в прототипе, не обеспечивает сквозного контроля оборудования при выполнении операций селективной байтовой записи и полной записи. Кроме того, в устройстве прототипа применен контрольный блок сравнетж, требующий значительного количества оборудования.

Цель изобретения — повышение надеж- 0 ности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля оперативной памяти, содержжцее входной регистр, переключатель, блок коррек ии входной информадии, блок коррекции паритета, генератор кода Хэмминга, регистр кода Хэмминга, генератор синдромов, первый и второй блоки сравнения, дешифратор и выходной регистр, причем управляющий вход 40 устройства соединен с управляющими входами первого блока сравнения, дешифратора и входного регистра, первый информационный вход устройства соединен с первым входом переключателя и с первым 4- информапионным входом входного регистра, второй информапионный вход которого является вторым информационным входом устройства, первый и второй выходы входного регистра соединены соответственно с 50 первым входом первого блока сравнения, с первым входом генератора синдромов, третий выход входного регистра соединен с первым входом блока коррекции входной информации и со вторым входом переклю- 55 чателя, BblxoBt которого соединен со вхо дом генератора кода Хэмминга, выход ге= нератора кода Хэмминга соединен со втоф рым входом первого блока сравнения, с первым входом второго блока сравнения, с первым входом блока коррекции парите та, со входом регистра кода Хэмминга, выход которого соединен со вторым входом второго блока сравнения, со вторым входом генератора синдромов, выход которого соединен со входом дешифратора, выходы первого и второго блоков сравнения являются первым и вторым выходами устройства, выход деш.ирааораа соединен со вторым входом блока коррекпии паритета и со вторым входом блока коррекции входной информации, вход которого соединен с первым входом выходного регистра, выход блока коррекции паритета соединен со вторым входом выходного регистра, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым информационными выходами устройства, введен элемент И, блок коррекции кода Хэмминга и контрольный генератор синдромов, причем выход генератора синдромов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первьм входом блока коррекции кода Хэмминга, выход генератора кода Хэмминга соединен со вторым входом блока коррекции кода Хэмминга, выход которого соединен с третьим входом выходного регистра, выход дешифратора соединен со вторым входом элемента И, первый, второй и третий выходы выходного регистра соединены со входами контрольного генератора синдромов.

На фиг l представлена блок-схема устройства для контроля оперативной памяти; на фиг. 2 — симметричная матрица кода Хэмминга (72, 64); на фиг. 3— матрица контрольного генератора синдромов с укороченным кодом выхода.

Устройство для контроля оперативной памяти содержит входной регистр 1, переключатель 2, блок 3 коррекции входной информации, генератор 4 кода Хэмминга, блок 5 коррекции паритета, регистр 6 кода Хэмминга, элемент 7 И, первый блок

8 сравнения, второй блок 9 сравнения, генератор 10 синдромов, дешифратор I l, блок 12 коррекции кода Хэмминга, выходной регистр 13, контрольный генератор

14 синдромов, имеющий выход 15 скорректированной информации и выход 16 запи- . сываемой в память информации, вход 17 маркеров записи, первый информационный вход 1 8 и второй информапионный вход

19. В соответствии с хранимой информапией регистр 1 разделяется на блоки 20

752502

21 и 22, а регистр 13 - на блоки 23, 24 и 25.

Генератор кода Хэмминга состоит из элементов, реализующих функцию инверсии суммы по модулю 2. Лля 64 информапион- 5 ных битов генератор вырабатывает 8 инверсий сумм по модулю 2 (фиг. 2 Со

С, (, именуемых кодом Хзмминга, Генератор синдромов представляет собой K (к— число символов кода Хэмминга) двухвходовых 10 элементов, реализующих функцию суммы по модулю 2 символов кода Хэмминга, прочитанных из памяти с соответствующи. ми символами коаа Хэмминга, выработанными генератором кона Хэмминга.

Блок коррекции вхоаной информапии представляет собой m авухвхоаовых элементов, реализующих функцию суммы по модулю 2, гае N — число информационных

20 битов сообщения. Кажаый элемент складывает информационный бит с соответствующим сигналом, выработанным аешифратором ошибок, указывающим на ошибку в этом

25 бите.

Блок коррекции паритета состоит из двухвхоаовых элементов, реализующих функцию суммы по модулю 2, на один вход zo Io30 рых заводится содержимое соответствующего бита паритета, выработанного генератором коаа Хэмминга, а на второй вхоа— сигнал ошибки в паритете этого байта, выработанный дешифратором ошибок. Блок коррекции кода Хэмминга выполнен аналогично.

Устройство работает следующим .образом.

В оперативной памяти хранится информация совместно с контрольным коаом Хэмминга. Во время операции Чтения из nalt л

40 мяти информация, с сопровожаающим ее кодом Хэмминга, поступает на первый информапионный вход 18 устройства и записывается во входной регистр соответственно в блоки 21 и 22 регистра 1. Одновремен45 но считанная информация передается переключателем 2 на вхоа генератора 4 кода .

Хэмминга. B связи с тем, что в кодовые последовательности образования контрольных битов Хэмминга входят паритетные

50 последовательности всех информационных байтов, удалось совместить генератор паритета с генератором кода Хэмминга, т.е. генератор кода Хэ мминга является надстройкой генератора паритета.

Генератор 4 вырабатывает коа Хэмминга, запоминаемый в регистре 6 и коа паритета байтов прочитанной из памяти информации.

В основу построения симметричнсй матрицы кона Хэмминга положены следующие принципьг каждый столбеп матрицы имеет нечетное число единжц матрица не содержит ни оаного повторякхцегося столбца; как минимум, в одну строку матрицы входят все биты, составляющие оаин из ииформапионных байтов сообщения - паритетная последовательность битов.

В одну строку субматрипы должны входить все биты, составляющие данный m формапионный байт для генерации паритета байта. Следовательно, оставшиеся К-1 контрольные биты могут быть использованы аля кодирования столбцов субматрипы. Для . образования,8 кодовых комбинаций, содержащих каждая четное число единип, необхоаимо 5 контрольных разрядов. Таким образом, субматрица на байт содержит 6 строк, причем общее число еаиниц в каждом столбце матрицы нечетное. Построив субматрицу на один байт, достраиваем мат рицу аля остальных байтов путем перестановок строк этой субматрипы. Субматрицу на байт можно построить и другим спосо« бом. йля образования 8 кодовых комбинаций, содержащих каждая нечетное число еаиниц, необходимо 4 контрольных разряда. Для кодирования каждого столбца нечетным числом единип необхоаимо аве строки субматрицы заполнить паритетной последовательностью этого байта. Симметричная матрипа аля кода (72, 64) на фиг. 2 построена по этому способу. Составляя матрицу из байтных субматрип, добиваемся симметрии матрицы относительно

Г/2, исла байтов кажаой пары строк (D общее число информационных байтов сообщения). При нечетном числе строк матрицы одна строка должна быть симметрична относительно 0/2 байтов. Симметрия по- строения матрицы позволяет эффектиВно проконтролировать кодирующее устройствогенератор zona Хэмминга, исключив иэ контрольной пропеауры традиционное дублирование этой аппаратуры. Кодирование матрицы осуществлено таким образом, что при подаче на вхоа генератора zona Хэмминга оаной и той же информации прямо и с копьцевым сдвигом на Р/2 байтов биты коаа

Хэмминга получают различным путем. Оборудование генератора, зааействованное для генерации битов Со, С, С2, Сз, С4,, С, С, С при прямой поааче информапии на вход генератора, генерирует соответственно биты С4, С5, С, Ст, Са С, С, 752502

С> при поааче той же информации с кольцевым сдвигом.

В генераторе 10 синдромов производится сравнение контрольного кола Хэмминга„ прочитанного из памяти (блок 21 регистра 5

1) с выработанным генератором 4 коцом (регистр 6). Ли каждого контрольного бита вырабатывается сигнал результата срав.нения, называемый синдромом. Синаромцые биты декодируются дешифратором 11. Сиг-i0 нал ошибки определяет действительныйоши- бочный бит и инвертирует его посредством блока 3, связанного с каждым битом. Обнаружение аешифратором 11 четного числа активизированных синаромных битов указывает на некорректируемую ошибку.

При исправлении однобитной ошибки исправляется также и паритет байта посредством блока 5 коррекции. Скорректированные паритет и информация записываются соответ- о ственно в блоки 23 и 25 регистра 13.

Параллельно с вышеописанной процедурой исправления одиночной ошибки устройство выполняет следующие контрольные децствия, Поспе записи в регистр 6 перьключатель 2 пошслючаът на вход генерато4 блок 22 регистра 1 с кольцевым слви;.-ом На Г /2 байтов. Результаты обеих генераций должны совпадать, если соответ ствующее оборудование устройства фушсцио; цирует правипьно. Сравнение результатов генераций осуществляется во втором блоке 9 сравнена.

Пр авильность коррекции информации про=.ряется контрольным генератором 14 синдмов, который cGcTQHT из К/2 блоков сложения по модулю 2. Контрольный генератор 14 синдромов реализует К/2 проверок (фиг.

3). В общем виде при построении контрольного генератора синаромов принимают во внимание следующее обстоятельство Любые две генерации сицдромцых битов состоят из трех частей a " Ь и с" и имеюч следующий вид а+Ь =0

45 Ь =О, где "с;" " с и g" - суммы по модулю 2 группы символов сообщения, не входящие в другие части. Отсюда

O =с, 56 т,е. из каждой пары генераций сицаромньпс битов можно исключить общую часть b.

Кроме того, из каждой пары генераций можно исключить паритетные последовательности символов, заменив их величиной паритета соответствующего байта. В контрольный генератор синцромов поступает также скорректированцый в блоке 12 псевдоэталонный коа Хэмминга, который корректируется сигналами синдромов с генеpampa 10 через К элементов 7 И, при наличии команды \1к с аешифратора 11, подаваемой на второй вход элементов И

=ОШС, (ОШР ОЙР ...ОМР VOge, ° хМ, ЧОШР /й 1/ ° . ЛОЮР,„М )

ОЫСк — ошибка в К-ом бите кода Хэмм инга

ОMPp — ошибка в паритете

9> — маркер записи

Скорректированный.код Хэмминга записывается в блок 24 регистра 13. Активизированньй выход контрольного генератора 14 синдромов указывает на логическую ошибку и аппаратуре устройства. Операция селективной байтовой записи в оперативную память начинается с функции чтения с последующей записью. Информация, подлежащая записи, поступает на второй информационный вход 1 9, сопровожцаемая битами паритета и маркерами записи, поступающими на ахоп маркеров записи.

Информационная часть сообщения записывается в блок 22, а паритет сообщения - в блок 20 входного регистра 1.

Считанная из памяти информация, сопровождаемая кодом Хэмминта, поступает на первый информационный вход 18 и записывается совместно с записьваемой информацией в блок 22 входного регистра поа управлением маркеров записи, а код Хэмминга записывается в блок 21, Одновременно, считанная из памяти информация,коммутируется переключателем 2 на вход генератора 4 кода Хэмминга. Генератор вырабатывает контрольньй коа, запоминаемый в регистре 6. Переключатель 2 коммутирует содержимое входного регистра 1 на вход генератора 4. Выработанный ге нератором код Хэмминга поступает в блок

12 коррекции, а код паритета сравнивает ся в первом блоке 8 сравнения с паритьтом информации вхоаа 1 9 поц управлением маркеров записи. Аналогично вышеописанной процедуре чтения блок 10 и аешифратор 11 ошибок вырабатывают синаромный

zoö и сигнал ошибки бита сообщения. Оанаzo, если ошибочньй бит нахоаится в байте, который не перезаписан в память, он не корректируется.

Коррекции записываемой в память информации и присвоенного ей кода Хэмминга.осуществляется блоком 3 и блоком 12, которые передают скорректированное сообщение в блоки 25 и 24. выходного регистра 13. В блок 23 регистра 13 записывается скорректированный коа паритета скомпанованной информации. Привильность произведенной пропеауры коррекции скомпанованной информапии и присвоения ей контрольного коаа Хэмминга проверяется в контрольном генераторе синдромов.

Если информация в оперативной памяти по адресу записи должна быть полностью заменена информапией, поступающей на вход 19, то такая операция записи на« чинается с передачи содержимого регист ра 1 через селектор 2 на вход генератора

4. Одновременно содержимое блока 22 регистра 1 передается в блок 25 выходного регистра 13; Блок 3 коррекции транслирует эту информапию без изменения. Генератор 4 вырабатывает код паритета и код Хэмминга аля записываемой информации. Блоки коррекции паритета и кода Хэмминга транслируют соответствую- о щие копы от генератора zona Хэмминга к выходному регистру без изменения, Код паритета и zon Хэмминга записьваются в регистр 13 соответственно в блоки 23 и

24. Контрольный генератор синдромов проверяет правильность кода Хэмминга, присвоенного записываемой в память информ ации.

Преаложенный адаптер оперативной памяти с самоконтролем позволяет, не увеличивая затраты оборудования, по сравнению с известным устройством, обеспечить сквозной контроль функпионирования аппаратуры адаптера при выполнении всех комана обращения к оперативной памяти, чем повышается надежность работы zaz самого аааптера так и контрольной аппаратуры.

Устройство аля контроля оперативной памяти, содержащее входной регистр, переключатель, блок коррекции вхоцной ин- 4 формации, блок коррекции паритета, генератор zona Хэмминга, регистр zona Хэмминга, генератор синаромов, первый и второй блоки сравнения, аешифратор и выходной регистр, причем управляющий вхоа устройства соецинен с управляющими входами первого блока сравнения, аешифретора и входного регистре, первый информационный вход устройства соецинен с первым входом переключателя и с пер55 вым информационным вхоаом входного реформула изобретения

752502

10 гистра, второй информапионный вход которого является вторым информационным вхоаом устройства, первый и второй выходы вхоаного регистра соеаинены сост ветственно с первым входом первого блока .сравнения, с первым входом генератора синдромов, третий выход входного регистра соединен с первым входом блока коррекции входной информации и со вторым входом переключателя, выхоа которого соединен со входом генератора кода

Хэмминга, выхоа генератора zona Хэмминга соединен со вторым вхоаом первого блока сравнения, с первым входом второго блока сравнения, с первьм входом блока коррекции паритета и со входом регистра

zona Хэмминга, выход которого соединен со вторым вхоаом второго блока сравнения, со вторым входом генератора синаромов, выхоа которого соеаинен со входом аешифратора, выходы первого и второго блоков сравнения являются первым и вторым выходами устройства, выход аешифра.тора соединен со вторым входом блока коррекции паритета, со вторым входом блока коррекпии входной информации, ахоп которого соеаинен с первым входом выходного регистра, выхоа блока коррекции паритета соединен со вторым входом выходного регистра, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым информационными выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью увеличения надежности, в устройство ввеаен элемент И, блок коррекции кода Хэмминга и контрольный генератор синдромов, причем выход генератора синаромов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом блока коррекции коаа

Хэмминте, выход генератора кола Хэмминга соединен со вторым вхоаом блока коррекции zona Хэмминга, выхоа которого соеаинен с третьим входом выходного регистра, выход аешифратора соединен со вторым входом элемента И, первый, amрой и третий выходы выхоаного регистра соединены со входами контрольного генератора синдромов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N. 3573728, 340172. 5, 1972.

2; Авторское свидетельство СССР по заявке N 2520374/24 .кл. G ll С 29/00, 31.03.78 (прототип).