Spis treści KODOWANIE DANYCH I METODY WERYFIKACJI POPRAWNOŚCI KODOWANIA PI04. Instrukcja do zajęć Podstawy informatyki pracownia specjalistyczna

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii Instrukcja do zajęć Podstawy informatyki pracownia specjalistyczna Tytuł ćwiczenia KODOWANIE DANYCH I METODY WERYFIKACJI POPRAWNOŚCI KODOWANIA Numer ćwiczenia PI4 Spis treści. Podstawowe kody do zapisu liczb całkowitych Reprezentacja binarna Zapis skrócony Metody weryfikacji poprawności kodowania Kontrola poprawności na poziomie słowa Kontrola przez zastosowanie bitu parzystości Kontrola przez wprowadzenie bitu nieparzystości Kontrola przez określenie zbioru dopuszczalnych kombinacji bitów Wprowadzenie znaków kontrolnych przy kodowaniu danych Tworzenie sygnatur do weryfikacji pakietów danych Zadania do wykonania Analiza konstrukcji i właściwości kodów liczbowych Test kodowania danych Weryfikacja kodowania danych Kodowanie z bitem parzystości / nieparzystości Kodowanie z uŝyciem cyfry kontrolnej Informacje o dostępnych programach Przykładowe zagadnienia na zaliczenie Literatura Wymagania BHP...22 Autor: Bogusław Butryło Materiały dydaktyczne przeznaczone dla studentów Wydziału Elektrycznego PB. Wydział Elektryczny, Politechnika Białostocka, 22 Białystok 22 Wszelkie prawa zastrzeŝone. śadna część tej publikacji nie moŝe być kopiowana i odtwarzana w jakiejkolwiek formie i przy uŝyciu jakichkolwiek środków bez zgody posiadacza praw autorskich. 2

2 . Podstawowe kody do zapisu liczb całkowitych.. Reprezentacja binarna Spośród wielu moŝliwych kodów binarnych, do reprezentacji liczb całkowitych są stosowane dwie podstawowe formy: kod BCN (ang. binary code for natural numbers) kod binarny do kodowania liczb naturalnych; kod U2 (kod uzupełnienia do dwóch, ang. up 2) do opisu liczb ujemnych i dodatnich. Oba kody są klasycznymi kodami pozycyjnymi, wagowymi. NiezaleŜnie od długości reprezentacji, róŝnice w zestawie wag dotyczą jedynie bitu MSB (ang. most significant bit) (rys. ). dla kodu U2. W podanych wzorach N to liczba bitów w zapisie liczby, bn to wartość bitu o indeksie n. Do zapisu liczb w programach komputerowych, w zaleŝności od wymaganego zakresu stosuje się postać krótką (zwykle B), standardową (zwykle 2B) oraz rozszerzoną (co najmniej 4B). Zakres liczb dostępnych w danej reprezentacji, przy stosowaniu kodu BCN, wyraŝa się zaleŝnością N 2, (3) natomiast w kodzie U (4) N N Próba zapisu wartości wykraczającej poza przewidywany zakres prowadzi do błędu nadmiaru (rys. 2). Błąd ten prowadzi do nieprawidłowego wykonania algorytmu, jednak nie jest zwykle automatycznie sygnalizowany. Wymagane jest zatem właściwe dobranie typu liczby oraz kontrola zakresu danych wpisywanych i przetwarzanych w danym programie MSB (a) LSB MSB (b) LSB Rys.. Zestawienie wag w przypadku reprezentacji krótkiej (jednobajtowej): (a) kod BCN, (b) kod U2. (a) (b) nadmiar - dostępne liczby całkowite nadmiar + min= max nadmiar - dostępne liczby całkowite nadmiar + Uwzględniając zestaw wag, dekodowanie na liczbę w systemie dziesiętnym sprowadza się do wyznaczenia sumy kombinacji liniowej wg wzoru N N 2 N 3 = bn + 2 bn bn b K b () w przypadku kodu BCN oraz N N 2 N 3 = bn + 2 bn bn b K b (2) min max Rys. 2. Zakres reprezentowanych liczb: (a) kod BCN, (b) kod U2. Języki wysokiego poziomu (m.in. C, C++, Java) pozwalają na deklarację i wykorzystanie w tworzonym kodzie liczb zapisywanych w postaci krótkiej (B), standardowej (2B) oraz rozszerzonej, w tym 4B i 8B. W przypadku języka Java, wszystkie liczby całkowite są kodowane ze znakiem, w kodzie U2. W języku C++ 3 4

3 moŝliwe jest korzystanie z liczb kodowanych ze znakiem (w kodzie U2) oraz bez znaku (w kodzie BCN)..2. Zapis skrócony W praktyce, w celu skrócenia i uproszczenia zapisu, zamiast podawania długich ciągów binarnych, stosuje się zapis szesnastkowy i czasami ósemkowy. Bazą wszystkich tych kodów jest liczba 2 lub odpowiednia jej potęga, stąd zmiana postaci zapisu jest prosta (rys. 3). Na przykład, przy przejściu z kodu dwójkowego do szesnastkowego uwzględnia się kolejne tetrady zapisu binarnego, przy czym w kaŝdej tetradzie obowiązuje ten sam zestaw wag przypisanych do bitów. poprawności danych zapisanych oraz odczytanych. Przyjęte rozwiązania bazują na stosowaniu róŝnych mechanizmów kontroli poprawności danych. WyróŜnić moŝna przy tym metody weryfikacji: na poziomie poszczególnych słów (np. bajtów), m.in: o stosowanie bitu parzystości, o stosowanie bitu nieparzystości, o stosowanie określonych, dopuszczalnych kombinacji binarnych; wprowadzenie znaków kontrolnych dla zapisu wybranego, załoŝonego zastawu danych; tworzenie sygnatur do weryfikacji danych opisujących pakiety złoŝone z kilkuset / kilku tysięcy bajtów. Zapis binarny: Zapis binarny: 2.. Kontrola poprawności na poziomie słowa Zapis szesnastkowy: 4B97 (a) Zapis ósemkowy: Rys. 3. Przykład zmiany zapisu binarnego na zapis w kodzie: (a) szesnastkowym, (b) ósemkowym. 2. Metody weryfikacji poprawności kodowania (b) 2 7 Przy przekazywaniu danych między cyfrowymi urządzeniami pomiarowymi, wymianie danych w sieci komputerowej, jak równieŝ przy operacjach zapisu i odczytu z róŝnych nośników, mogą pojawiać się błędy. Ich podstawowym źródłem są pojawiające się z róŝnych przyczyn zakłócenia sygnałów elektrycznych, wady w działaniu sprzętu, słaba jakość łącz przewodowych lub bezprzewodowych, która prowadzi do przekłamania danych lub nawet przerw w transmisji. Z tego powodu w profesjonalnych systemach cyfrowych, w celu zagwarantowania właściwego poziomu wiarygodności i poprawności działania, wprowadza się metody weryfikacji 5 UŜywany poniŝej termin słowo oznacza kombinację bitów o stałej, przyjętej długości. Najprostszym przykładem słowa jest bajt (B). Inne przykłady słów wykorzystywanych w wybranych standardach i urządzeniach to tetrada (4b), słowo o długości 5 bitów, 7 bitów, 6 bitów. Weryfikacja poprawności danych na poziomie słów jest szeroko stosowana przy przekazywaniu danych między urządzeniami pomiarowymi oraz w procesie automatycznego wczytywania i przetwarzania danych na postać cyfrową (np. czytniki kodów kreskowych, matrycowych). Wykorzystywane mechanizmy kontroli bazują na specyficznych metodach kodowania słowa i następnie po stronie odbiornika analizie poprawności otrzymanej sekwencji bitów. Typowe techniki kodowania opierają się na wprowadzeniu dodatkowego bitu kontrolnego lub ściśle określonego sposobu konstrukcji słowa, przy równoczesnym ograniczeniu liczby dostępnych kombinacji binarnych. 6

4 2... Kontrola przez zastosowanie bitu parzystości Dodatkowy, kontrolny bit parzystości (ang. even bit) przyjmuje taką wartość, aby całkowita liczba jedynek w zapisie danego słowa była liczbą parzystą. Przy słowie o długości 8 bitów oznacza to, Ŝe do kodowania właściwych danych wykorzystuje się 7 bitów. Ósmy bit spełnia rolę kontrolną. Analiza tego sposobu kodowania (rys. 4) wskazuje, Ŝe moŝliwe jest wykrycie błędów pojedynczych, potrójnych, pięciokrotnych i siedmiokrotnych. Wyłączne stosowanie bitu parzystości nie chroni przed sytuacjami, gdy w słowie pojawia się błąd podwójny, poczwórny lub sześciokrotny. Krotność błędu określa ile bitów podlega odpowiedniej zmianie (pojawia się na tych pozycjach błąd). Na przykład błąd podwójny oznacza, Ŝe na jednym z bitów następuje zamiana wartości na, przy równoczesnej zamianie innego bitu z wartości na. N- bitów do kodowania informacji (a) bit parzystości Rys. 4. Sposób kodowania danych z wykorzystaniem bitu parzystości: (a) konstrukcja słowa N bitowego, (b) przykłady poprawnie kodowanych słów ośmiobitowych (zaznaczony bit z prawej strony jest bitem parzystości) Kontrola przez wprowadzenie bitu nieparzystości Schemat kodowania dodatkowego bitu nieparzystości (ang. odd bit) jest przeciwieństwem metody z bitem parzystości. Ogólne właściwości tego schematu pozostają takie same. Dodatkowy bit kontrolny przyjmuje taką wartość, aby całkowita liczba jedynek w zapisie danego słowa była liczbą nieparzystą (rys. 5). (b) N- bitów do kodowania informacji (a) bit nieparzystości Rys. 5. Sposób kodowania danych z wykorzystaniem bitu nieparzystości: (a) konstrukcja słowa N bitowego, (b) przykłady poprawnie kodowanych słów ośmiobitowych (zaznaczony bit z prawej strony jest bitem nieparzystości) Kontrola przez określenie zbioru dopuszczalnych kombinacji bitów Przy stosowaniu tej techniki kontroli, binarna postać słowa zawiera ściśle narzuconą liczbę bitów o wartości (oraz oczywiście w tej sytuacji znaną liczbę bitów o wartości ). Taki sposób konstrukcji jest typowy dla kodów bezwagowych (tzn. kolejne bity nie mają formalnie przypisanej wagi) typu z N. Wartość N oznacza całkowitą liczbę bitów w słowie. Ze względu na sposób kodowania odpowiada to równocześnie dopuszczalnej liczbie kodowanych stanów. W tabeli zestawiono przykłady dwóch kodów typu z N, które w pełni wyjaśniają zasadę kodowania. Są to kody o najprostszej konstrukcji, w których odległość Hamminga wynosi 2. Wskazane kody wykrywają kaŝde przekłamanie w transmisji, które prowadzi do pojawienie się innej niŝ liczby bitów w stanie w odczytanym słowie. Oczywiście stosowanie tego typu kodów nie zabezpiecza przed sytuacją, w której nastąpi błąd podwójny. Ze względu na długość słowa oraz niskie prawdopodobieństwo wykrycia błędu, kody z N są rzadko stosowane. W praktyce znacznie szersze zastosowanie znalazły kody typu 2 z N, 3 z N, itd. (b) 7 8

5 Tabela. Zestawienie dopuszczalnych kombinacji binarnych w kodzie z 7 i kodzie z. Kodowana wartość Postać słowa w kodzie z 7 Postać słowa w kodzie z Tabela 2. Przykłady dwóch kodów 2 z 5. Kodowana Postać słowa wartość Wariant Wariant W konstrukcji kodów 2 z N stosuje się dwie zasady: występuje ściśle narzucona liczba bitów o wartości ; ogranicza się zestaw dostępnych kombinacji binarnych. Inne, spoza przyjętego zestawu, mimo Ŝe spełniają pierwszą zasadę, są niedopuszczalne. Ich pojawienie się jest interpretowane jako błąd. W tabeli 2 zamieszczono przykłady dwóch kodów 2 z 5. Pierwszy wariant jest stosowany w wybranych standardach tworzenia kodów paskowych. Drugi jest przykładem kodu wagowego z bitem parzystości. Kolejne bity w słowie mają przypisane wagi 7, 4, 2,. Piąty bit, skrajny z prawej strony, jest bitem parzystości. Odległość Hamminga w przypadku obu przedstawionych kodów wynosi 2. Ich uŝycie pozwala na wykrycie błędu, gdy liczba jedynek jest róŝna od 2. W kodach tego typu dostępnych jest formalnie kombinacji, stąd słuŝą one do reprezentacji cyfr systemu dziesiętnego (rys. 6). Istnieją równieŝ rozszerzenia tej techniki kodowania, które pozwalają na zapis cyfr, liter alfabetu łacińskiego i wybranych innych znaków. Wymaga to zwiększenia liczby bitów. Na przykład w standardzie Code-28 (rys. 7) przyjęto bitów. Daje to moŝliwość kodowania 2 kombinacji binarnych. Spośród tych kombinacji, w Code-28 wykorzystywanych jest tylko 7 kombinacji. Pozostałe warianty są traktowane jako błędne. 9 Rys. 6. Przykład kodowania cyfr,, 2 z uŝyciem kodu 2 z 5, w standardzie Code- 25. Skrajne dwie kreski po stronie lewej i prawej to znaki początku i końca zapisu. Rys. 7. Przykład kodowania tekstu z uŝyciem w standardu Code-28.

6 2.2. Wprowadzenie znaków kontrolnych przy kodowaniu danych Tworzenie znaku kontrolnego (cyfry kontrolnej) jest stosowane przy sprawdzeniu poprawności danych złoŝonych z kilku / kilkunastu słów. Wyznaczany, dodatkowy znak pełni rolę kontrolną dla całego wyraŝenia. Ten sposób wymaga zdefiniowania wag dla poszczególnych znaków (słów). Najszerzej znane przykłady uŝycia cyfr kontrolnych to: kody paskowe EAN-3 - zamieszczane na towarach, numery PESEL (Powszechny Elektroniczny System Ewidencji Ludności); numery IBAN (International Bank Account Number) - konta bankowe; numery REGON (Krajowy Rejestr Urzędowy Podmiotów Gospodarki Narodowej). Wagi kolejnych cyfr: Cyfry w ramach numeru: c c 2 c 3 c 4 c 5 c 6 c 7 c 8 3 c 9 c c K Rys. 8. Wagi przyjęte w kodowaniu danych w systemie PESEL. Cyfra kontrolna W przypadku numeru PESEL pierwsze dziesięć cyfr ma przypisane wagi (rys. 8). Ostatnia, jedenasta cyfra jest kontrolna. Jej obliczenie sprowadza się do prostego algorytmu: obliczenie sumy iloczynów = c + 3c2 + 7c3 + 9c4 + c 5 + 3c6 + 7c7 + 9c8 + c 9 + 3c; obliczenie reszty z dzielenia przez R = %, przy czym jeŝeli reszta R wyniesie, to naleŝy przyjąć, Ŝe R = ; obliczenie cyfry kontrolnej c K = R Tworzenie sygnatur do weryfikacji pakietów danych Do opisu zestawów danych wykorzystuje się generowane sygnatury poprawności danych o wybranej, zakładanej długości. Najpowszechniej stosowaną sygnaturą jest cykliczny kod nadmiarowy (ang. cyclic redundancy check, CRC). Kod CRC jest wykorzystywany przy kontroli weryfikacji bloków danych w komputerowych pamięciach masowych (dyski twarde, pamięci flash) jak równieŝ przy przekazywaniu bloków danych przez internet (ramki IP). Kod ten zapewnia większą kontrolę integralności i poprawności przekazywanych danych niŝ proste wyznaczanie cyfry kontrolnej. Przy generacji kodu CRC konieczne jest określenie tzw. dzielnika CRC, który musi być znany i identyczny: po stronie nadawcy (przy zapisie), w celu wyznaczenia właściwego kodu kontrolnego CRC, po stronie odbiorcy (przy odczycie), w celu weryfikacji poprawności danych. JeŜeli ma być generowany kod CRC o długości N bitów, to dzielnik CRC musi mieć długość N+. W praktyce generuje się kody CRC o długości 6 bitów (2B) lub 32 bitów (4B), zatem długość dzielnika wynosi odpowiednio 7 albo 33 bity. Generacja jak teŝ weryfikacja kodu CRC jest względnie prosta i bazuje na prostych operacjach binarnych. Generacja kodu CRC polega na: cyklicznym wykonywaniu operacji alternatywy wykluczającej (suma modulo 2, ang. exclusive or, OR) (tabela 3) na kolejnych bitach, binarnym przesuwaniu przyjętego dzielnika CRC wzdłuŝ wyjściowego ciągu danych (zawiera wysyłane dane). Tabela 3. Tablica dwuargumentowej funkcji logicznej OR. Argumenty funkcji Wynik Y OR(,Y) 2

7 Weryfikacja kodu CRC sprowadza się do dokładnie tej samej procedury. Przyjęty dzielnik CRC jest przesuwany wzdłuŝ odczytanego ciągu binarnego, w którym zawarty jest równieŝ wygenerowany wcześniej kod CRC. Obliczanie kolejnych sum modulo 2 prowadzi do wyznaczenia końcowego wyniku. JeŜeli końcowy wynik daje ciąg zer (sprawdzane tylko bity CRC) to zapis / odczyt lub transmisja danych przebiegła pomyślnie. Przykład. Generacja kodu CRC po stronie nadawcy. Przygotowany do wysyłki ciąg binarny z danymi: Generowany będzie trzybitowy kod CRC, N=3. Na ogólną postać tworzonego ciągu binarnego składa się dany ciąg oraz 3 bity przewidziane na CRC, zapisane na końcu (na wstępie przypisuje się im wartości ): Przyjęta postać dzielnika CRC o długości N+ bitów: Sekwencja obliczania CRC: dany ciąg binarny dzielnik CRC wynik pośredni (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 2 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 3 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 4 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 5 (OR) Obliczona suma CRC Przykład 2. Sprawdzenie kodu CRC po stronie odbiorcy. Otrzymany ciąg binarny danych: Generowany będzie trzybitowy kod CRC, N=3. Na ogólną postać tworzonego ciągu binarnego składa się dany ciąg oraz 3 bity przewidziane na CRC, zapisane na końcu (na wstępie przypisuje się im wartości ): Przyjęta postać dzielnika CRC o długości N+ bitów: Sekwencja sprawdzenia CRC (dane wraz z kodem CRC obliczonym po stronie nadawcy) odczytany ciąg danych dzielnik CRC wynik pośredni (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 2 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 3 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 4 (OR) przesunięcie dzielnika CRC wynik pośredni 5 (OR) obliczona suma CRC Wyzerowanie pól binarnych kodu CRC (ostatnie trzy bity) wskazuje, Ŝe dane zostały przesłane prawidłowo. Brak zerowania pól kodu CRC jest sygnałem o błędzie. 3 4

8 3. Zadania do wykonania 3.. Analiza konstrukcji i właściwości kodów liczbowych Główne wykonywane zadania pozwalają sprawdzić na przykładach zasady kodowania danych oraz mają przygotować do testów w części 3.2. W sprawozdaniu naleŝy opisać wykonane testy i zaobserwowane wyniki. pokrętłem i skojarzone z nimi, znajdujące się poniŝej, okna edycji). Wskazane liczby podlegają automatycznemu kodowaniu na postać krótką, standardową i rozszerzoną w kodzie BCN lub U2. Utworzony zapis binarny liczby jest przetwarzany na zapis skrócony, z uŝyciem kodu ósemkowego lub szesnastkowego (pola umieszczone przy prawej krawędzi okna). 2. Określić najmniejszą i największą liczbę reprezentowaną w kodzie BCN i U2, w zapisie krótkim i standardowym. 3. Dla wybranych liczb ujemnych i dodatnich określić ich postać binarną i skrócony zapis. Na podstawie zapisu skróconego (B) sprawdzić sposób kodowania uwzględniając wagi poszczególnych bitów. 4. Wyjaśnić róŝnice w zapisie liczby dodatniej i ujemnej o takim samym module. 5. Określić róŝnice w zapisie binarnym między zapisem krótkim, standardowym i rozszerzonym, dla liczb dodatnich i ujemnych. 6. Sprawdzić i wyjaśnić sposób przejścia z zapisu binarnego na kod szesnastkowy i kod ósemkowy Test kodowania danych Rys. 9. Widok okna programu kody_.exe.. Uruchomić program kody_2.exe (szczegóły w rozdz. 4). W polu Liczba w zapisie szesnastkowym pojawia się wybierana losowo liczba w zapisie szesnastkowym. Zadaniem uŝytkownika jest wpisać postać binarną i wartość liczby w systemie dziesiętnym (przy załoŝeniu, Ŝe liczba jest zapisana w kodzie U2). Sprawdzenie odpowiedzi następuje po naciśnięci przycisku Sprawdź. W oknie poniŝej pojawia się informacja o udzielonej odpowiedzi. 2. NaleŜy udzielić odpowiedzi dla podanej przez prowadzącego liczby zadanych w kodzie szesnastkowym wartości. Skopiować do sprawozdania opis zawarty w oknie odpowiedzi. Sumaryczny wynik testów odnotowuje prowadzący.. Uruchomić program kody_.exe (szczegóły w rozdz. 4). Wygląd okna programu przedstawiono na rys. 9. W ramach panelu głównego moŝliwe jest ustawienie dwóch róŝnych liczb w systemie dziesiętnym (regulatory z 5 6

9 2. Sprawdzić skuteczność dekodowania błędów pojedynczych, podwójnych, potrójnych i poczwórnych. 3. Obliczyć efektywność kodowania informacji z bitem kontrolnym. NaleŜy załoŝyć, Ŝe będą przekazywane 24 liczby całkowite. Policzyć względny udział bitów kodujących informację (wartości liczb) i względny udział pól zawierających bit / bity kontrolne. 4. Określić efektywność kodowania informacji przy stosowaniu kodu CRC. NaleŜy załoŝyć, Ŝe będą przekazywane 24 liczby całkowite. Policzyć względny udział bitów kodujących informację (wartości liczb) i względny udział pól zawierających sekwencję kontrolną. Obliczenia wykonać dla wybranej samodzielnie długości kodu CRC oraz typowej, stosowanej w praktyce, standardowej długości kodu CRC. Podane zadania w zaleŝności od decyzji prowadzącego moŝna wykonać z uŝyciem pakietu Matlab Kodowanie z uŝyciem cyfry kontrolnej Rys.. Widok okna programu kody_2.exe Weryfikacja kodowania danych Kodowanie z bitem parzystości / nieparzystości. Z uŝyciem programu arkusza kalkulacyjnego naleŝy przygotować szablon arkusza, w którym dla zadanej (wpisanej) kombinacji binarnej będzie automatycznie generowany bit parzystości lub nieparzystości. Tworzone w ten sposób słowo powinno mieć reprezentację krótką lub standardową (do wyboru).. Z uŝyciem programu arkusza kalkulacyjnego przygotować szablon arkusza, w którym będzie sprawdzany (do wyboru jeden z numerów): numer PESEL, numer REGON, numer - kod towaru zgodnie ze standardem EAN-3 lub numer IBAN konta bankowego w Polsce. Dla zadanego (wpisanego) numeru powinna pokazywać się informacja, czy zapis jest prawidłowy czy błędny. 2. Sprawdzić skuteczność dekodowania błędów zmiany jednej cyfry, dwóch cyfr, trzech cyfr. Sprawdzić czy są moŝliwe przypadki, gdy zmiana dwóch, trzech, czterech cyfr będzie prowadzić do poprawnego numeru bez zmiany cyfry kontrolnej. 3. Obliczyć efektywność kodowania informacji o błędzie w ramach numeru PESEL, REGON lub kodu EAN-3. Samodzielnie wybrać kod binarny, który zapewni moŝliwość reprezentacji znaków w ramach numeru PESEL, REGON lub kodu EAN-3. Policzyć względny udział bitów kodujących informację 7 8

10 (uŝyteczne cyfry numeru PESEL, REGON lub kodu EAN-3) i względny udział bitów zawierających cyfrę kontrolną. Podane zadania w zaleŝności od decyzji prowadzącego moŝna wykonać z uŝyciem pakietu Matlab. 4. Informacje o dostępnych programach Dostępne w trakcie ćwiczenia programy kody_.exe oraz kody_2.exe zostały przygotowane z uŝyciem języka G, w ramach środowiska LabView TM, firmy National Instruments. Programy w wersji skompilowanej, wykonywalnej są dostępne m.in. na stronach internetowych Ich uruchomienie jest moŝliwe na dowolnym komputerze, równieŝ bez zainstalowanego pakietu NI LabView TM. Niezbędnym warunkiem działania programów jest zainstalowanie platformy uruchomieniowej NI LabView TM, tzw. LabVIEW Run-Time Engine 2. Oryginalny pakiet instalacyjny (LVRTE2f3std.exe) jest dostępny legalnie, bezpłatnie na stronach producenta oprogramowania, m.in. Przed uzyskaniem dostępu do pakietu instalacyjnego wymagane jest podanie danych w celach marketingowych Przykładowe zagadnienia na zaliczenie. Wyjaśnić podstawowe terminy związane z kodowaniem binarnym, m.in. zapis pozycyjny, kod wagowy, kod detekcyjny, słowo. 2. Wyjaśnij sposób kodowania liczb całkowitych za pomocą kodu BCN. 3. Omówić zasady kodowania liczb całkowitych za pomocą kodu uzupełnienia do Porównać właściwości kodów stosowanych do zapisu liczb całkowitych (BCN i U2). 5. Wykonać kodowanie zadanej liczby w kodzie BCN lub U2. 6. Po co kodować dane w zapisie krótkim (B) lub standardowym (2B) jeŝeli ich zakres jest mały? 7. Wykonać dekodowanie liczby zadanej w kodzie BCN lub U2 na kod pozycyjny. 8. Wyjaśnić zasady tworzenia skróconego zapisu z uŝyciem kodu ósemkowego i szesnastkowego. Jak wykonuje się tę operację przy kodzie czwórkowym? 9. Wykonać dekodowanie liczby zapisanej w kodzie ósemkowym / szesnastkowym na zapis w kodzie dziesiętnym pozycyjnym.. Wyjaśnić na czym polega i jakie ma właściwości metoda detekcji błędów z uŝyciem bitu parzystości / nieparzystości.. Wyjaśnić konstrukcję i właściwości kodów typu z N. 2. Omówić konstrukcję wybranego kodu 2 z 5 i scharakteryzować jego właściwości i zastosowania. 3. Omówić zasadę kodowania i detekcji błędów przy stosowaniu metody cyfry kontrolnej. 4. Omówić zasady generacji i detekcji błędów z uŝyciem kodu CRC. 5. Dlaczego w systemach pomiarowych stosuje się zwykle kodowanie z bitem parzystości / nieparzystości lub wybrane kody detekcyjne (np. z N, 2 z N )? Dlaczego tworzenie sygnatury CRC stosuje się przy zapisie danych na dyskach oraz przy przesyłaniu danych w sieciach komputerowych? 6. Porównać efektywność kodowania informacji o błędach przy stosowaniu róŝnych metod (bit parzystości, cyfra kontrolna, kod CRC, inne). 2

11 7. Co to jest odległość Hamminga w zagadnieniach kodowania binarnego? Czy ten parametr ma związek z moŝliwością dekodowania błędów w ramach kodów? 6. Literatura [] B. Pochopień: Arytmetyka systemów cyfrowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 23. [2] Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wasowski: Metody numeryczne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 26. [3] J. i M. Jankowscy: Przegląd metod i algorytmów numerycznych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 29. [4] J. Biernat: Arytmetyka komputerów. Państwowe Wydawnictwa Naukowe, Warszawa, Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do praktycznej realizacji ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją BHP i instrukcją przeciw poŝarową oraz przestrzeganie zasad w nich zawartych. W trakcie zajęć laboratoryjnych naleŝy przestrzegać następujących zasad. Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym są w stanie kompletnym, nie wskazującym na fizyczne uszkodzenie. JeŜeli istnieje taka moŝliwość, naleŝy dostosować warunki stanowiska do własnych potrzeb, ze względu na ergonomię. Monitor komputera ustawić w sposób zapewniający stałą i wygodną obserwację dla wszystkich członków zespołu. Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń. Załączenie komputera moŝe nastąpić po wyraŝeniu zgody przez prowadzącego. W trakcie pracy z komputerem zabronione jest spoŝywanie posiłków i picie napojów. W przypadku zakończenia pracy naleŝy zakończyć sesję przez wydanie polecenia wylogowania. Zamknięcie systemu operacyjnego moŝe się odbywać tylko na wyraźne polecenie prowadzącego. Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przełączeń oraz wymiana elementów składowych stanowiska. Zabroniona jest zmiana konfiguracji komputera, w tym systemu operacyjnego i programów uŝytkowych, która nie wynika z programu zajęć i nie jest wykonywana w porozumieniu z prowadzącym zajęcia. W przypadku zaniku napięcia zasilającego naleŝy niezwłocznie wyłączyć wszystkie urządzenia. Stwierdzone wszelkie braki w wyposaŝeniu stanowiska oraz nieprawidłowości w funkcjonowaniu sprzętu naleŝy przekazywać prowadzącemu zajęcia. Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z urządzeń nie naleŝących do danego ćwiczenia. W przypadku wystąpienia poraŝenia prądem elektrycznym naleŝy niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowiska. Przed odłączeniem napięcia nie dotykać poraŝonego. 2 22