Синхронная передача

При синхронном режиме передачи пользовательские данные собираются в кадр, который предваряется байтами синхронизации (на рис.3 - флаги). Старт-стопные биты между соседними байтами отсутствуют. Байт синхронизации - это байт, содержащий заранее известный код, например 0111110, который оповещает приемник о приходе кадра данных. Его обычно называют флагом. При его получении приемник должен войти в байтовый синхронизм с передатчиком, то есть правильно понимать начало очередного байта кадра. Иногда применяется несколько синхробайт для обеспечения более надежной синхронизации приемника и передатчика. Так как при передаче длинного кадра у приемника могут появиться проблемы с синхронизацией бит, то в этом случае используются самосинхронизирующие коды.

Асинхронная передача является более простой, но заставляет сопровождать каждый байт сигналами "Старт - Стоп ", что снижает эффективность использования канала и, в конечном итоге, скорость передачи по каналу информационных битов.

Синхронная передача позволяет более эффективно использовать пропускную способность канала, но требует более сложной аппаратуры. Обычно она используется на хороших каналах для передачи данных с высокой скоростью - 64 кбит/с до 8192кбит/с и выше. При асинхронной передаче для подключения модемов к источникам и потребителям данных (ЭВМ) используется асинхронный стык (интерфейс) С2С по ГОСТ 18143-99, или по международному стандарту - RS 232C и др. Для синхронной передаче используется стык V.35.

Способы адресации

● Прямая: используется для адресации однобайтовых слов данных и двухбайтовых адресов, содержащихся в памяти или внешнем устройстве.Прямой адрес указывается во втором или во втором и третьем байтах команды.

● Прямая регистровая: используется для адресации одно- и двухбайтовых слов,содержащихся во внутр. регистрах процессора, и указывается в байте кода операции.

● Косвенная регистровая: используется для адресации байтов данных в памяти. Косвенный адрес содержится в паре регистров процессора (адресных указателях), указываемых в байте кода операции.

● Непосредственная: используется в двух- или трехбайтовым форматом команд. Байт2 (или байты 2 и 3) непосредственно содержат данные (операнд или адрес, заносимый в регистр).

● Cтековая: используется для косвенной адресации двухбайтовых слов данных или адресов, находящихся в области памяти, отведенный под стек. Адрес определяется по содержимому регистра указателя стека (SP).

● Для адресации используют следующие типы адресации: прямую, регистровую, непосредственную, неявную и косвенную (регистровую косвенную).

● При описании способов адресации будем использовать следующие обозначения. Адрес, указываемый в команде, обозначим А_K, а адрес физической ячейки памяти, к которой происходит обращение, назовем исполнительным адресом A_И.

● Прямая адресация: адрес операнда содержится в коде команды и обычно следует за кодом операции (рис. 36). Прямая адресация используется при работе с простыми переменными и константами, местоположение которых в памяти не меняется в процессе выполнения задачи. При прямой адресации

● .

● Прямая адресация операндов, размещенных в регистрах МП, имеет специальное название прямая регистровая адресация или просто регистровая адресация. При использовании регистровой адресации в адресном поле команды указывается адрес (код) регистра. Команды, содержащие только регистровые операнды, являются наиболее компактными. В связи с тем, что все операции с регистровыми операндами реализуются операционным блоком процессора без обращения к основной оперативной памяти, команды с регистровыми операндами выполняются быстрее других типов команд.

●

●

● Рисунок 36 – Прямая адресация

●

● Прямая адресация, при которой в коде команды указывается 16-битный адрес, используется в командах пересылок для задания адреса операнда в памяти. Для обозначения прямого адреса операнда в памяти в мнемониках команд применяется аббревиатура ADDR.

● Регистровая адресация применяется для адресации регистров блока РОН (8-разрядных регистров B, C, D, E, H, L, A и 16-разрядных регистровых пар B, D, H).

● Непосредственная адресация позволяет задавать фиксированные значения операнда (Оп) непосредственно в адресной части команды (рис. 37). Собственно адресация при этом отсутствует, т.е.

● ,

● и при обращении к операнду нет необходимости обращаться к памяти. Непосредственная адресация удобна при работе с константами. Естественно, что непосредственный операнд может быть задан только как операнд-источник и его формат не может превышать разрядность операционного блока МП. Недостатком непосредственной адресации является необходимость расширения формата команд за счет указания самого операнда в адресном поле команды.

●

●

● Рисунок 37 – Непосредственная адресация

●

● Непосредственные данные это 8- или 16-битные константы или прямые адреса, для представления которых используется второй или второй и третий байт команды.

● Обычно команда непосредственной адресации заканчивается буквой I (1тmediate – непосредственно).

● Неявная адресация – способ адресации, при котором в команде не содержатся явные указания об адресе операнда, но этот адрес подразумевается. Фактически неявная адресация позволяет задавать адрес операнда по коду операции без указания этого адреса в адресной части команды. Неявно адресуемыми операндами могут быть аккумулятор, индексный и базовый регистры, указатель стека, отдельные биты регистра признаков и некоторые другие.

● МП КР580ВМ80А выполнен по схеме одноадресного вычислителя. В нем один из операндов размещается в аккумуляторе, и результат помещается в аккумулятор. При выполнении команд арифметических и поразрядных логических операций аккумулятор адресуется неявно. Неявная адресация используется и в некоторых других командах, например, в командах работы со стеком и в командах загрузки/запоминания содержимого аккумулятора из памяти/в память.

● Косвенная адресация – эффективный и важный способ адресации, при котором адрес, указываемый в команде, является указателем ячейки, содержащей исполнительный адрес операнда в памяти. Фактически при косвенной адресации в команде указывается адрес адреса. Для обозначения косвенной адресации используется запись вида

● .

● Частным случаем косвенной адресации является регистровая косвенная адресация, при которой адрес, указываемый в команде, определяет общий регистр процессора с размещенным в нем адресом операнда в памяти. Способ обращения к операнду с использованием косвенной адресации показан на рис. 38. С точки зрения затрачиваемых разрядов для представления адреса, регистровая косвенная адресация оказывается много эффективнее прямой адресации, поскольку при ее использовании в адресном поле команды указывается только адрес общего регистра, а он много короче полного адреса операнда в памяти. Неслучайно косвенная адресация широко применяется в ВМ с коротким машинным словом. Однако регистровая косвенная адресация требует предварительной загрузки регистра косвенным адресом памяти и на это расходуется дополнительное время.

●

●

● Рисунок 38 – Косвенная адресация

●

● Указателями адреса при косвенной адресации могут выступать регистровые пары BС, DЕ, HL и указатель стека SP.

● Косвенную адресацию удобно использовать при обработке списков и массивов данных, размещенных в памяти, а также при решении задач, когда, оставляя неизменным адрес в команде, можно изменять содержимое ячейки с этим адресом.

●

10. Помехозащищённое кодирование. Способы защиты информации от помех.

. Помехозащищённое кодирование. Способы защиты информации от помех.

Помехоустойчивое кодирование.Во время передачи, обработки и хранении информации могут возникать ошибки, когда вместо 0 может быть воспринят ошибочно код 1 и наоборот. Для снижения погрешности, обнаружения ошибки, и в идеальном случае ее исправление применяют специальные коды. Одним из таких кодов является код Грея.В этом коде при изменении информации на одну единицу в двоичной системе счисления происходит изменение состояния только одного разряда.

Так же для обнаружения ошибки применяют двойное кодирование. Суть двойного кодирования состоит в том, что перед передачей информации к информационным разрядам добавляют дополнительный разряд(контрольный) при этом значение контрольного разряда определяется либо по правилу четности, либо по правилу нечетности. Под четностью понимается количество единиц в информационном слове.

Недостатками кода Грея и контроля четности/нечетности является то, что в первом случае ошибка не обнаруживается, а во втором случае контроль четности/нечетности устанавливает только факт присутствия ошибки.

С целью обнаружения ошибки непосредственно принимающим устройством применяется специальное кодирование на основе диаграмм Венна. Кодирование происходит по специальному алгоритму с применением правил четности/нечетности. Но кодирование с помощью диаграммы Венна не позволяет исправить ошибку,если она возникает в двух или более разрядах.Поэтому для обнаружения ошибки в случае ее возникновения в двух и более разрядах применяют еще дополнительное кодирование по правилу четности/нечетности.

Получение кодов на базе диаграмм Венна с применением контроля по четности/нечетности получило название кодов Хэмменга.

Помехозащищенное кодирование- кодирование сигнала, позволяющее восстановить без искажений исходный сигнал при ограниченных искажениях кодированной последовательности бит. Это может быть достигнуто только передачей дополнительных бит, т. е. помехозащищенный сигнал всегда длиннее, чем исходный сигнал.

● Код с проверкой на четность

● Проверка четности – очень простой метод для обнаружения ошибок в передаваемом пакете данных. С помощью данного кода мы не можем восстановить данные, но можем обнаружить только лишь одиночную ошибку.

● В каждом пакет данных есть один бит четности, или, так называемый, паритетный бит. Этот бит устанавливается во время записи (или отправки) данных, и затем рассчитывается и сравнивается во время чтения (получения) данных. Он равен сумме по модулю 2 всех бит данных в пакете. То есть число единиц в пакете всегда будет четно. Изменение этого бита (например с 0 на 1) сообщает о возникшей ошибке.

● Ниже показана структурная схемы кодера для данного кода

●

● и и декодера

●

● Код Хэмминга

●, очень много для помехоустойчивого кодирования сделал Ричард Хэмминг. В частности, он разработал код, который обеспечивает обнаружение и исправление одиночных ошибок при минимально возможном числе дополнительных проверочных бит. Для каждого числа проверочных символов используется специальная маркировка вида (k, i), где k — количество символов в сообщении, i — количество информационных символов в сообщении. Например, существуют коды (7, 4), (15, 11), (31, 26). Каждый проверочный символ в коде Хэмминга представляет сумму по модулю 2 некоторой подпоследовательности данных. Рассмотрим сразу на примере, когда количество информационных бит i в блоке равно 4 — это код (7,4), количество проверочных символов равно 3. Классически, эти символы располагаются на позициях, равных степеням двойки в порядке возрастания:

● первый проверочный бит на 20 = 1;

● второй проверочный бит на 21 = 2;

● третий проверочный бит на 22 = 4;

● но можно и разместить их в конце передаваемого блока данных (но тогда формула для их расчета будет другая).

● Теперь рассчитаем эти проверочные символы:

● r1 = i1 + i2 + i4

● r2 = i1 + i3 + i4

● r3 = i2 + i3 + i4

● Итак, в закодированном сообщении у нас получится следующее:

● r1 r2 i1 r3 i2 i3 i4

● Коды-произведения

● В канале связи кроме одиночных ошибок, вызванных шумами, часто встречаются пакетные ошибки, вызванные импульсными помехами, замираниями или выпадениями (при цифровой видеозаписи). При этом пораженными оказываются сотни, а то и тысячи бит информации подряд. Ясно, что ни один помехоустойчивый код не сможет справиться с такой ошибкой. Для возможности борьбы с такими ошибками используются коды-произведения. Принцип действия такого кода изображён на рисунке:

●

● Передаваемая информация кодируется дважды: во внешнем и внутреннем кодерах. Между ними устанавливается буфер, работа которого показана на рисунке:

●

● Информационные слова проходят через первый помехоустойчивый кодер, называемый внешним, т.к. он и соответствующий ему декодер находятся по краям системы помехоустойчивого кодирования. Здесь к ним добавляются проверочные символы, а они, в свою очередь, заносятся в буфер по столбцам, а выводятся построчно. Этот процесс называется перемешиванием или перемежением.

● При выводе строк из буфера к ним добавляются проверочные символы внутреннего кода. В таком порядке информация передается по каналу связи или записывается куда-нибудь. Условимся, что и внутренний, и внешний коды – коды Хэмминга, с тремя проверочными символами, то есть и тот, и другой могут исправить по одной ошибке в кодовом слове (количество «кубиков» на рисунке не критично — это просто схема). На приемном конце расположен точно такой же массив памяти (буфер), в который информация заносится построчно, а выводится по столбцам. При возникновении пакетной ошибки (крестики на рисунке в третьей и четвертой строках), она малыми порциями распределяется в кодовых словах внешнего кода и может быть исправлена.

●

● Назначение внешнего кода понятно – исправление пакетных ошибок. Зачем же нужен внутренний код? На рисунке, кроме пакетной, показана одиночная ошибка (четвертый столбец, верхняя строка). В кодовом слове, расположенном в четвертом столбце — две ошибки, и они не могут быть исправлены, т.к. внешний код рассчитан на исправление одной ошибки. Для выхода из этой ситуации как раз и нужен внутренний код, который исправит эту одиночную ошибку. Принимаемые данные сначала проходят внутренний декодер, где исправляются одиночные ошибки, затем записываются в буфер построчно, выводятся по столбцам и подаются на внешний декодер, где происходит исправление пакетной ошибки.

● Использование кодов-произведений многократно увеличивает мощность помехоустойчивого кода при добавлении незначительной избыточности

● Способы защиты информации от помех.

● Для достоверности принятой информации на канальном уровне применяют дополнение пакета данных некой служебной информацией о целостности пакета. Это может быть простая контрольная сумма, выраженная в виде бита чётности или же набор битов.

● Для увеличения надёжности применяют резервирование линий передачи данных.

● Применение волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи данных, которые менее подвержены электромагнитным помехам.

● Имеется возможность совместного использования аналоговых и цифровых сигналов.

● Устранение помех канальным кодированием

● Под кодированием понимается процесс представления определённых данных с помощью ограниченного набора представлений — символов. Кодовые комбинации образовываются по некой наперёд заданной совокупности правил кодирования. Данная совокупность образует так называемую систему кодирования. Обратное преобразование информации называется декодированием.

Помехозащищённое кодирование. Способы защиты информации от помех.

Помехозащищенное кодирование - кодирование сигнала, позволяющее восстановить без искажений исходный сигнал при ограниченных искажениях кодированной последовательности бит. Это может быть достигнуто только передачей дополнительных бит, т. е. помехозащищенный сигнал всегда длиннее, чем исходный сигнал.

Способы защиты информации от помех.

Для достоверности принятой информации на канальном уровне применяют дополнение пакета данных некой служебной информацией о целостности пакета. Это может быть простая контрольная сумма, выраженная в виде бита чётности или же набор битов. Для увеличения надёжности применяют резервирование линий передачи данных. Применение волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи данных, которые менее подвержены электромагнитным помехам. Имеется возможность совместного использования аналоговых и цифровых сигналов.