Регістри і лічильники імпульсів, страница 6

Описані генератори використовуються для імітації вхідних сигналів при перевірці апаратури, при цифровому моделюванні, для підвищення прихованності передачі інформації в радіотехніці та в багатьох інших випадках, особливо коли поряд з необхідністю інформації випадкових послідовностей виникає необхідність і в періодичному їх повторенні. Генеруємий цифровий шум можна перетворити в аналоговий, згладивши цифрову послідовність на фільтрі низьких частот, частота зрізу якого мала по зрівнянню з тактовою частотою генератора. Більш високо­час­тот­ний шумовий генератор отримає, якщо з тригерів генератора зняти паралельний код та, змішавши розряди, пропустити його через цифроаналоговий перетворювач.

Термін “поліномінальні” для позначення цифрових вузлів, побудованих на базі  регістрів, що зсуваються, та суматорів по модулю 2, відображає їх здатність апарат­но реалізовувати ряд операцій над поліномами, що мають двійкові коефіцієнти при ступенях змінної х, т.т. над поліномами, розгорнута форма яких має вигляд

А=а₀х⁰+а₁х¹+а₂х²+....,

де а_і приймає значення 1 або 0 в залежності від виду поліному.

Теоретичні основи та приклади апаратної реалізації подібних приладів вик­ладені в [3,12] та ряді інших літературних джерел. Такі прилади, що дозволяють вирішувати задачі множення та ділення на поліноми, широко використовуються в схемах контролю передачі інформації. Найбільш очевидний принцип контролю наступний [12]. Перед подачею в лінію зв’язку початковий код в кодуючому приладі множиться за допомогою лінійного поліномінального приладу на деякий породжу­ючий поліном G  та в лінію зв’язку передається кодове слово К=АG. На при­йомному боці кодове слово на фільтрі, що реалізує операції ділення, ділиться на поліном G. Якщо виявиться, що залишок не дорівнює нулю, то це означає, що в про­це­сі передачі або зберігання інформації виникла помилка.

Існують і інші засоби передачі інформації або її зберігання з контролем досто­вірності. На сучасному етапі теорія синтеза породжуючих поліномів G добре розроб­лена. Коди, що засновані на операціях з породжуючими поліномуми, відносяться до класу циклічних кодів. До них відносяться коди, що виправляють одиничні помилки в слові (коди Хеммінга), компактні групи помилок (коди Файра), групи довільно роз­ки­даних помилок (коди БХЧ) та ін.

Кодуючі пристрої (кодери) та фільтри циклічних кодів застосовують в приладах, що запам’ятовують, на магнітних дисках та стрічках, в техніці кабельного та радіозв’язку. Вузли ділення поліномів використовують також при контролі пра­вильної роботи логічних схем методом сигнатурного аналізу. На входи схеми, що перевіряється, з генератора псевдовипадкових чисел подається визначеної довжини та завжди однакова послідовність псевдовипадкових кодів. Вихідна тестова послідовність проходить через поліномінальний розподілювач, який ділить її на достатньо складний поліном G. Поліномний розподілювач називають сигнатурним аналізатором. Залишок, що залишається в регістрі поліномінального розподілювача після закінчення вихідної тестової послідовності, називають сигнатурою. На виході справної цифрової схеми сигнатура від заданої цифрової тестової послідовності завжди передчасно відома і може бути розпізнана, наприклад, за допомогою компа­ратора. Сигнатура несправної схеми інша, причому, завдяки процедурі ділення та складному поліному G  будь-яка незначна відмінність значно посилюється. На тепе­рішній час широке використання отримав шестнадцятирозрядний аналізатор. Частка помилок, котра ним не виявляється, оцінюється величиною 2^-16.

Сигнатурні аналізатори використовуються як при стендовому контролі цифрових схем, так і при створенні вбудованих схем самоконтролю. В останньому випадку додатково застосовують так званий принцип сквозного регістру, сутність якого розкривається нижче.

Окрім задач тестування поліномінального приладу множення і ділення на породжуючий поліном знаходять широке використання в задачах автоматичного шифрування повідомлень: якщо поліном достатньо складний, то вихідний код має окрему зхожість з кодом на вході прилада [14].

Зупинимося коротко ще на одному методі тестової перевірки працездатності цифрових схем з використанням цифрових регістрів, який в вітчизняній практиці зветься методом скрізного зсувного регістру, або методом сканування [4]. Сутність цього методу полягає в наступному. Для повного контролю складних цифрових схем необхідно мати доступ до великої кількості контрольних точок, які повинні бути виведені на роз’єми відповідних плат або до виводів БІС. Однак для цього повинна бути велика кількість виводів разйомів, що в більшості випадків забезпечити немож­ливо. В зв’язку з цим в якості контрольних точок зручно використовувати виводи тригерів. З’єднуючи всі тригери схеми, в ряді випадків – і додаткові зовнішні триге­ри, в один зсувний регістр, можливо послідовним кодом вводити тестову інфор­мацію, що аналізує контрольні точки. Звичайно для вирішення цієї задачі, викорис­товуючи третій стан мікросхем, тригери відключаються від останньої частини циф­рової схеми та заводять спеціальні серії синхросигналів. Перевірка працездатності скрізного регістру здійснюється за допомогою генераторів псевдовипадкових послі­довностей та сигнатурних аналізаторів [12,4].

Зсувні регістри з великою кількістю розрядів використовуються для побудови пам’яті на послідовних регістрах. В такій пам’яті сигнали зсуву подаються на регістр безперервно від синхрогенератору, а вихід регістру, що зсувається, замикають кільцем на його вхід. В результаті код, один раз записаний в такий регістрв, буде циркулювати в ньому нескінчено довго. Така пам’ять відрізняється швидкодією, однак в порівнянні з наборами статистичних тригерів мікросхеми пам’яті на зсувних регістрах опиняються значно технологічніше та дешевше. В радіотехніці така циф­рова пам’ять використовується як цифрові лінії затримки (наприклад, мікросхема 144ИР3). Пам’ять на приборах з зарядним зв’язком (ПЗС) і на циліндричних магнітних доменах (ЦМД) також організована за принципом регістрів, що зсува­ються, з інформаційною ємністю десятки та сотні тисяч біт на кристал.