Устройство для контроля оперативной памяти

Союз СоветскмкСоцмепистмческмкРеспубпын ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАТИВНОЙПАМЯТИ Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение при проектирования блоков памяти с повышенной информационной надежностью,Известно устройство для контроля оперативной цамяти, содержащее два генератора кода Хэмминга,два генератора паритета регистры и логические схемы 111.К недостаткам известного устройства относятся отсутствие сквозного контроля работы оборудования, приводящее при его неисправности к искажению информации, а также наличие избыточного оборудования (два генератора кода Хэмминга, два 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 кода,. регистр кода Хэмминга, дешифратор ошибок, вход которого подключен к выходублока обнаружения неисправностей, выходной регистр и входной регистр, выходыкоторого подключены к первому и второму входам устройства, контрольный блоксравнения, первый вход которого соединенс выходом блока обнаружения неисправностей, второй вход - с выходом блока коррекции контрольного кода и с первым входом выходного регистра, третий вхол - свыходом регистра кода Хэмминга, первымвходом блока обнаружения неисправностейи первым входом блока сравнения кодаХэмминга, а четвертый вход - с выходомблока коррекции входной информации ивторым входом выходного регистра, ктретьему входу которого подключен выход генератора кода Хэмминга, входырегистра кода Хэмминга и регистра контрольного кода, второй вход блока сравнения кода Хэмминга и первый вход блока сравнения паритета записываемой информации, второй вход которого соединюс выходом паритета входного регистра,752502 3выход кода Хэмминга которого подключен ко второму входу блока обнаружения неисправностей, а информационный выхоц - к первому входу селектора, четвертому входу выходного регистра, первому входу бло 5 ка коррекции входной информации, второй вход которого соединен с выходом дешифратора ошибок и первым входом блока коррекции контрольного кола, второй вход которого подключен к выходу регистра конт рольного кода, выход селектора соединен со входом генератора кода Хэмминта, а второй вход - с первым входом устройства, третий вход устройства подключен к третьему входу входного регистрако 15 второму вхоцу аешифратора ошибок и к третьему входу блока сравнения паритета записываемой информации 2 .В устройстве сокращено оборудование и обеспечен сквозной контроль аппарату 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 25 записи. Кроме того, в устройстве прототипа применен контрольный блок сравнетдз, требующий значительного количества оборудования.Цель изобретения - повышение надеж ности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля оперативной памяти, содержащее входной регистр, переключатель, блок коррекции вхоаной 35 информации, блок коррекции паритета, генератор кода Хэмминга, регистр кола Хэмминга, генератор синдромов, первый и второй блоки сравнена, дешифратор и выходной регистр, причем управляющий вход 40 устройства соединен с управляющими входами первого блока сравнения, нешифратора и вхонного регистра, первый информационный вход устройства соединен с первым входом переключателя и с первым 45 информапионным входом входного регистра, второй информационный вход которого является вторым информационным входом устройства, первый и второй выходы входного регистра соединены соответственно с 50 первым входом первого блока сравнения, с первым вхоаом генератора синдромов, третий выход входного регистра соединен с первым вхоцом блока коррекции вхоаной информации и со вторым входом переклю-55 чателя, выход которого соединен со входом генератора кода Хэмминга, выхоц генератора коаа Хэмминга соединен со втофрым входом первого блока сравнения, с первым входом второго блока сравнения, с первым входом блока коррекции парите. та, со входом регистра кола Хэмминга, выход которого соединен со вторым входом второго блока сравнения, со вторым входом генератора синдромов, выхоа которого соединен со входом дешифратора, выходы первого и второго блоков сравнения являются первым и вторым выходами устройства, выход неш:ирааораа соединен со вторым входом блока коррекции паритета и со вторым входом блока коррекции входной информации, вход которого соеаинен 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 соеаинен 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. 1 представлена блок-схема устройства аля контроля оперативной памяти; на фиг. 2 - симметричная матрица кода Хэмминга (72, 64); на фиг. 3 матрица контрольного генератора синдромов с укороченным коном выхода.Устройство аля контроля оперативной памяти содержит входной регистр 1, переключатель 2, блок 3 коррекции входной информации, генератор 4 кода Хэмминга, блок 5 коррекции паритета, регистр 6 коца Хэмминга, элемент 7 И, первый блок 8 сравнения, второй блок 9 сравнения, генератор 10 синдромов, дешифратор 11, блок 12 коррекции кода Хэмминга, выходной регистр 13, контрольный генератор 14 синдромов, имеющий выхоц 15 скорректированной информации и выход 16 запи- . сываемой в память информации, вхоц 17 маркеров записи, первый информационный вход 18 и второй информапионный вход 19, В соответствии с хранимой информацией регистр 1 разделяется на блоки 20752502 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, Для 64 информапион ных битов генератор вырабатывает 8 инверсий сумм по модулю 2 (фиг, 2 Со С, (, именуемых кодом Хзмминга, Генератор синдромов представляет собой К (к - число символов кода Хэмминга)двухвходовых 10 элементов, реализующих функцию суммы по модулю 2 символов кода Хэмминга, прочитанных из памяти с соответствующими символами кода Хэмминга, выработанными генератором кода Хэмминга.15 Блок коррекции входной информапии представляет собой щ авухвхоаовых элементов, реализующих функцию суммы по моаулю 2, где п 1 - число инФормационных20 битов сообщения. Каждый элемент складывает информационный бит с соответствующим сигналом, выработанным аешифратором ошибок, указывающим на ошибку в этом25 бите. Блок коррекции паритета состоит издвухвходовых элементов, реализующих функцию суммы по модулю 2,наоаин вход кото 30рых заводится содержимое соответствующего бита паритета, выработанного генератором коаа Хэмминга, а на второй вхоа -сигнал ошибки в паритете этого байта, выработанный дешифратором ошибок. Блоккоррекции кода Хэмминга выполнен аналогично.Устройство работает следующим .образом.В оперативной памяти хранится информация совместно с контрольным кодом Хэмминга. Во время операции Чтения из па 1 т л40мяти информация, с сопровожаающим ее кодом Хэмминга, поступает на первый информапионный вход 18 устройства и записывается во входной регистр соответственнов блоки 21 и 22 регистра 1, Оановремен 45но считанная информация передается переключателем 2 на вход генератора 4 коаа,Хэмминга, В связи с тем, что в кодовыепоследовательности образования контрольных битов Хэмминга входят паритетные50последовательности всех информационныхбайтов, удалось совместить генератор паритета с генератором кода Хэмминга, т.е.генератор кода Хэ мминга является надстройкой генератора паритета,55Генератор 4 вырабатывает коа Хэмминга,запоминаемый в регистре 6 и код паритетабайтов прочитанной из памяти информапии. В основу построения симметричнсй матрицы кода Хэмминга положены следующиепринципьгкаждый столбеп матрицы имеет нечетноечисло единиц матрица не содержит ни оаного повторяющегося столбца; как минимум,в одну строку матрицы входят все биты,составляющие один из ииформапионных байтов сообщения - паритетная последовательность битов.В одну строку субматрипы должны вхоаить все биты, составляющие данный информапионный байт аля генерации паритета байта. Следовательно, оставшиеся К контрольные биты могут быть использованыаля кодирования столбцов субматрипы, Для. образования. 8 кодовых комбинапий, содержащих каждая четное число единип, неоохоаимо 5 контрольных разрядов. Гакимобразом, субматрипа на байт содержит 6строк, причем общее число единип в каждом столбпе матрипы нечетное. Построивсубматрипу на один байт, достраиваем матрипу для остальных байтов путем перестановок строк этой субматрипы. Субматрицуна байт можно построить и другим способом.Для образования 8 кодовых комбинапий,содержащих каждая нечетное число еаинип,необходимо 4 контрольных разряда. Длякодирования каждого столбца нечетнымчислом единип необхоаимо аве строки субматрицы заполнить паритетной последовательностью этого байта, Симметричнаяматрипа аля кода ( 72, 64) на фиг. 2построена по этому способу,Составляя матрицу из байтных субматрип,добиваемся симметрии матрицы относительноГ/2, цисла байтов кажаой пары строк (общее число информационных байтов сообщения). При нечетном числе строк матрицы одна строка должна быть симметричнаотносительно 1" /2 байтов. Симметрия по-.строения матрицы позволяет эффектиВнопроконтролировать кодирующее устройствогенератор кода Хэмминга, исключив иэконтрольной пропедуры традиционное дублирование этой аппаратуры, Кодирование матрипы осуществлено таким образом, что приподаче на вхоа генератора коаа Хэммингаоаной и той же инФормации прямо и с кольцевым сдвигом на Р/2 байтов биты коааХэмминга получают различным путем. Оборудование генератора, зааействованное длягенерации битов Со, С, С, Сэ, С 4С, С 6, С при прямой подаче информапиина вход генератора, генерирует соответственно биты С 4, С 5, С, С 7, Са, С, Ср,С при подаче той же информации с кольцевым сдвигом.В генераторе 10 синдромов производится сравнение контрольного кода Хэммингапрочитанного из памяти (блок 21 регистра 51) с выработанным генератором 4 кодом(регистр 6). Ди каждого контрольного бита вырабатывается сигнал результата срав.нения, называемый синдромом. Синдромныебиты декодируются дешифратором 11. Сиг нал ошибки определяет действительныйоши-бочный бит и инвертирует его посредствомблока 3, связанного с каждым битом, Обнаружение дешифратором 11 четного числа активизированных синдромных битовуказывает на некорректируемую ошибку,При исправлении однобитной ошибки исправляется также и паритет байта посредствомблока 5 коррекции, Скорректированные паритет и информация записываютсм соответ-оственно в блоки 23 и 25 регистра 13.Параллельно с вышеописанной процедурой исправления одиночной ошибки устройство выполняет спедующие контрольныедеиствия, Поспе записи в регистр 6 переключатель 2 пош лючаът на вход генератода 4 блок 22 регистра 1 с кольцевымсдвигом на Г/2 байтов. Резупьтаты обеихгенераций должны совпадать, если соответствующее оборудование устройства фушсцио; нирует правильно, Сравнение результатовгенераций осуществляется во втором блоке 9 сравнена.Пр авильность коррекции информации про:.ряется контрольным генератором 14 синдр .мов, который состоит из К/2 блоков сложения по модулю 2. Контрольный генератор 14синдромов реапизует К/2 проверок (фиг.3). В общем виде при построении контрольного генератора синдромов принимают вовнимание следующее обстоятельство. Любые две генерации синдромных битов состоят из трех частей "аф Ьф и с" и имеют следующий видо+Ь =045сЬ =О,где "с;" "Ь и с" - суммы по модулю 2группы символов сообщения, не входящиев другие части. ОтсюдаО=с,Ят,е, из каждой пары генераций синдромньв.битов можно исключить общую часть ЬКроме того, из каждой пары генерацийможно исключить паритетные последовательности символов, заменив их величиной фпаритета соответствующего байта. В контрольный генератор синцромов поступаеттакие скорректированный в блоке 12 псевдоэталонный код Хэмминга, который корректируется сигналами синдромов с генератора 10 через К элементов 7 И, приналичии команды Ук с дешифратора 11,подаваемой на второй вход элементов ИЧ=ОШСОШР ОВР ОМР ЧОЦРхЛЛ ЧОШР М Ч ЛОРрМ г)ОЫСк- ошибка в К-ом бите кода Хэмм ингаОЫР- ошибка в паритетеЗ- м арк ер записиСкорректированный.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 функциичтения с последующей записью. Информация, подлежащая записи, поступает на второй информационный вход 19, сопровождаемая битами паритета и маркерами записи,поступающими на вход маркеров записи.Информационная часть сообщения записывается в блок 22, а паритет сообщения - в блок 20 входного регистра 1 .Считанная из памяти информация, сопровождаемая кодом Хэмминга, поступает напервый информационный вход 18 и записывается совместно с записьваемой информацией в блок 22 входного регистра подуправлением маркеров записи, а код Хэмминга записывается в блок 21,Одновременно, считанная из памяти информация,коммутируется переключателем 2 навход генератора 4 кода Хэмминга. Генераторвырабатывает контрольньй код, запоминаемый в регистре 6. Переключатель 2 коммутирует содержимое входного регистра 1на вход генератора 4. Выработанный генератором код Хэмминга поступает в блок12 коррекции, а код паритета сравнивается в первом блоке 8 сравнения с паритетом информации входа 1 9 поц управлениеммаркеров записи. Аналогично вышеописанной процедуре чтения блок 10 и дешифратор 11 ошибок вырабатывают синдромныйкод и сигнал ошибки бита сообщения. Однако, если ошибочньй бит находится в байте,который не перезаписан в память, он некорректируется.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 информации 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 соцержимого 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 цля записываемой информации. Блоки коррекции паритета и кода Хэмминга транслируют соответствую-о щие копы от генератора кода Хэмминга к выходному регистру без изменения, Код паритета и коц Хэмминга записьваются в регистр 13 соответственно в блоки 23 и 24, Контрольный генератор синдромов проверяет правильность кода Хэмминга, присвоенного записываемой в память информациии.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 оперативнойпамяти, чем повышается надежность работы как самого адаптера так и контрольной аппаратуры. Устройство аля контроля оперативной памяти, содержащее входной регистр, переключатель, блок коррекции входной ин формации, блок коррекции паритета, генератор кода Хэмминга, регистр кода Хэмминга, генератор синаромов, первый и второй блоки сравнения, дешифратор 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 пер 55 вым информационным входом входного реформула изобретения 752502 10гистра, второй информапионный вход которого является вторым информационнымвхоаом устройства, первый и второй выходы входного регистра соединены соотсветственно с первым входом первого блока .сравнения, с первым входом генераторасиндромов, третий выхоа входного регистра соединен с первым входом блокакоррекции входной информации и со вторым входом переключателя, выхоа которого соединен со входом генератора кодаХэмминга, выход генератора кода Хэмминга соединен со вторым входом первогоблока сравнения, с первым входом второгоблока сравнения, с первьм входом блокакоррекции паритета и со входом регистракода Хэмминга, выход которого соединенсо вторым вхоаом второго блока сравнения, со вторым входом генератора синаромов, выход которого соеаинен со входомаешифратора, выходы первого и второгоблоков сравнения являются первым и вторым выходами устройства, выход аешифра.тора соединен со вторым входом блокакоррекции паритета, со вторым входомблока коррекпии входной информации, вхоакоторого соеаинен с первым входом выходного регистра, выход блока коррекциипаритета соединен со вторым вхоцом выхоаного регистра, первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым информационными выходамиустройства, о т л и ч а ю щ е. е с я тем;что, с целью увеличения надежности, вустройство введен элемент И, блок коррекции кода Хэмминга и контрольный генератор синаромов, причем выход генератора синаромов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединенс первым входом блока коррекции коааХэммщпе, выхоа генератора кода Хэмминга соединен со вторым входом блока коррекпии кода Хэмминга, выход которогосоеаинен с третьим входом выходного регистра, выход аешифратора соединен совторым входом элемента И, первый, вжрой и третий выходы выхоаного регистрасоединены со входами контрольного генератора синдромов.Источники информапии,принятые ве внимание при экспертизе1. Патент США М. 3573728, 340172. 5, 1972.2; Авторское свидетельство СССР позаявке Ж 2520374/24,