Iformatikai redszerek alapjai Dr. Kutor László Hiba típusok, meghibásodási görbe A csatorakódolás elve és gyakorlata a hibatűrés feltétele: a redudacia http://ui-obuda.hu/users/kutor/ 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/1
A redudaciáról 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/2
A beszédátvitel folyamata a GSM redszerbe 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/3
A beszédátvitel jellemzői a GSM redszerbe Átvitt sáv: 3OO-3.4 KHz Mitavételi frekvecia: 8 KHz (125 µs) Felbotás: 13 bit Átviteli sebesség (A): 104 Kbit/s Forrás kódolás Hibrid kódolás: RPE-LPC-LTP Regular Pulse Excitatio, Liear Predictive Codig, Log Term Predictio Tömörített átviteli sebesség (B) 13 Kbit/s Csatora kódolás:blokk kódolás+ Kovolúciós kódolás Iterleavig: Átviteli sebesség a csatorakódoló kimeeté (C): 22.8 Kbit/s Óbudai 1 2 3 Egyetem, 4 1 2 NIK 3 4 Dr. 1 2 Kutor 3 4 1 2 3 4 László 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/4
A redudacia értelmezése Közapi szóhaszálatba: terjegősség (pejoratív!!!) Iformáció-elméletbe: több bit, mit amire feltétleül szükség va Kérdés, hogy mi a cél: tömörség vagy a hibatűrés? H S = - p{ x i }* log 2 p{x i }(A kód téyleges iformáció tartalma) i=1 H max = log 2 () (A kód maximális iformáció tartalma) i=1 H relatív = H S H max = a kód jósága, tömörsége R S = 1 - H S H max * 100 = a redudacia agysága 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/5
Miőség jellemzők 1. Miőség: (Quality) a redszer jellemzői felhaszálás előtt 2. Megbízhatóság: (Reliability) a redszer viselkedése a haszálat sorá idő téyező!!! λ Hiba gyakoriság (gyaka: hibák száma/ 10 6 órákét) MTBF (Mea Time Bettwee Failures) A hibák közötti átlagos idő 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/6
Hibafajták sarki féy 1.) Álladó hibák (hard errors) 2.) Múló hibák (soft errors) a.) hagyomáyos múló hibák hőmérséklet okozta hibák redszerzaj okozta hibák bitmita érzékeység Napkitörés Pekka Parviaie b.) Sugárzás okozta hibák 2b.) > 2a.) 2.) > 1.) 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 9/17/7
Tipikus meghibásodási görbe (kád görbe) λ MTBF Kezdeti hibák szakasza haszos élettartam elöregedés t λ t http://e.wikipedia.org/wiki/image:bathtub_curve.jpg 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/8
A meghibásodási aráy értelmezése λ= hiba/ 10 6 óra MTBF= 1/λ A hiba aráy átszámolása alacsoyabb hőmérsékletre Arrheius egyelet: λ 2 = λ 1 * e ξa/k*(1/t 2-1/T 1 ) ahol λ 2 = a T 2 hőmérséklete tapasztalt meghibásodási aráy λ 1 = a T 1 hőmérséklete tapasztalt meghibásodási aráy ξa = aktivációs eergia [ev] (hibafajtákál más és más!!!) K = Boltzma álladó: 8.61*10-5 [ ev/k ] 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/9
Hibák érzékelése és javítása A hiba érzékelés és javítás alapja: a módszerese megövelt redudacia k Csatora + k Kiegészítő kód előállítás Példa: egy hiba érzékelésére Hiba érzékelés és javítás 10110100 0 páros paritás 10110100 1 páratla paritás 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/10
Hibajavítás kommuikációs hálózatokba Elterjedt gyakorlat: a hiba érzékelése adatblokkokét, szükség eseté a blokk újraküldése Tipikus megoldás a hiba érzékelésre: ciklikus redudaciakód (CRC) hozzáfűzése az adatblokkokhoz Az elleőrző bitek létrehozása poliomokkal: Nemzetközi szabváy poliomok: CRC-12, = X 12 +X 11 +X 3 +X 2 +X+1 CRC-16 = X 16 +X 15 +X 2 +1 CRC-CCITT = X 16 +X 12 +X 5 +1 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/11
Hiba érzékelhetőség és javíthatóság feltétele: a megfelelő Hammig távolság Hammig távolság h = eltérő bitek száma Példa: 1011010 001101110 1010101 001101010 h = 5 XOR! Szükséges Hammig távolság: k hiba jelzéséhez: h = k+1 k hiba javításához h = 2k+1 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/12
Egy hiba javítása (Sigle Error Correctio) Szükséges kiegészítő bitek száma: 2 k + k + 1 ahol: = a kódszó hossza, k = a kiegészítő kód hossza Példa: k A középértékre voatkozó redudacia (%) 2 4 3 100 5 11 4 50 12 26 5 26 27 57 6 14 58 120 7 8 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/13
A kiegészítő kódszó előállítása Paritás elv alapjá: X1 X2 X3 X4 P1 P2 P3 * * * * S1 * * * * S2 * * * * S3 S1 = X1+X2+X3+P1 S2 = X1+X2+X4+P2 S3 = X1+X3+X4+P3 S1= 0 P1 S1 és S2= 0 X2 S2= 0 P2 S1 és S3= 0 X3 S3= 0 P3 S2 és S3= 0 X4 S1 és S2 és S3= 0 X1 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/14
A kiegészítő kódos hibajavítás blokksémája javítás Csatora par. k Kiegészítő kód előállítás k Hiba érzékelés 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/15
Hibajavítás ROM-ba tárolt kóddal A hiba érzékelés és javítás alapja: a módszerese megövelt redudacia Csatora + k c í m ROM 2 a d a t ROM 1 k Példa: egy hiba érzékelésére Hiba érzékelés és javítás 10110100 1 páratla paritás 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/16
Példa a ROM-ba tárolt hibajavító kódra ROM 1 cím: X1 X2 X3 X4 adat: P1 P2 P3 ROM 2 cím:x1 X2 X3 X4 P1 P2 P3 adat: X1 X2 X3 X4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 127 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 - - - - - - 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/17
Hibaérzékelés és hibajavítás értékelése Előyök: Növekszik a megbízhatóság A redszer állapota elleőrizhető Nem csökketi jeletőse a teljesítméyt Hátráyok: Több alkatrészre va szükség Többlet kiadással jár (kártya méret, fogyasztás ő) 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/18
Kérdések: - Mi a szerepe a redudaciáak az élő redszerekbe? - Mitől függ, hogy háy bithiba észlelésére illetve javítására képes egy redszer? - Az iformatikai redszerekbe milye téyezők okozhatak múló hibát? (Hogya lehet kiküszöböli őket?) - Mi a szerepe az u. beégetések a redszerek építése sorá? 2015. ősz Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRA 8/19/19