Методы обнаружения ошибок

 

Обеспечение необходимого уровня достоверности преобразования информации в АСУ включает методы обнаружения допущенных ошибок и мероприятия по предотвращению их возникновения.

Методы обнаружения ошибок базируются на анализе информации по синтаксическому и семантическому содержанию. В первом случае контролируют элементарные составляющие информации – знаки, во втором – смысловое содержание информации, ее логичность, согласованность данных.

Мероприятия по обнаружению ошибок в первичной информации должны способствовать выявлению максимально возможного числа видов ошибок (в реквизитах, формате сообщения и т. п.); использованию минимальной информационной избыточности; применению наименьшего числа дополнительных технических средств по сравнению с основным оборудованием; обеспечению сквозного контроля информации на всех фазах ее преобразования; возможности использования для широкого круга задач с различным характером информации и разными схемами технологии преобразования; обеспечению минимальных текущих и капитальных затрат.

Универсального метода контроля, который удовлетво­рял бы всем перечисленным требованиям, нет. Поэтому обеспечение заданной достоверности итоговых данных достигается только комп­лексным применением ряда конкретных методов.

Необходимая достоверность подготовки первичной информации и ее дальнейшая переработка обеспечиваются при использовании информационной и аппаратурной избыточности, усложнении алго­ритмов и машинных программ для внутримашинного контроля правильности информации, увеличении трудовых затрат на подго­товку данных.

К основным методам обнаружения ошибок в информации, которые базируются на информационной и программной избыточности, относят метод контрольных сумм, защиту кодов и реквизитов контрольным разрядом, контроль формата сообщения, программно-логические методы контроля.

Метод контрольных сумм получил широкое распространение при подготовке первичной информации и контроле правильности ввода массивов данных в ЭВМ, контроле правильности считыва­ния и записи информации на внешние накопители. Контрольной суммой при обработке первичных документов с одновременным занесением информации на машинные носители можно охватывать все реквизиты строки, столбца документа или их часть. При использо­вании контрольной суммы по строке документа вначале пореквизитно суммируют все показатели строки. Итоговую сумму заносят в соответствующую графу документа. В дальнейшем при занесении информации на машинный носитель эту контрольную сумму вводят в счетчик устройства регистрации, регистрируемые данные пореквизитно вычитают из контрольной суммы. Регистрацию считают пра­вильной при нулевом значении счетчика после занесения на машин­ный носитель последнего реквизита.

Для контроля правильности ввода информации в ЭВМ опреде­ляют контрольные суммы по массивам вводимой информации. Программным путем предусматривают суммирование разрядов вводимых массивов информации и сравнение результата с занесен­ной контрольной суммой в конце массива. При совпадении контроль­ных сумм информацию считают введенной правильно.

Преимущества метода контрольных сумм – высокая эффектив­ность, возможность выявления ошибок различного характера, реали­зации аппаратным (в точках регистрации информации) и программ­ным (при вводе информации в ЭВМ) путем.

При методе защиты реквизитов контрольным разрядом их кодовое обозначение дополняют рассчитанным по определенному алгоритму контрольным разрядом. Если правильность записи кода контролируется автоматически, то по тому же алгоритму вычисляется значение контрольного разряда и сравнивается с имеющимся в коде. Совпадение их указывает на отсутствие ошибок. Данный метод контроля характеризуется достаточной эффективностью, возможностью реа­лизации автоматически в местах регистрации информации и программным путем при вводе и обработке информации в ЭВМ. Метод обеспечивает контроль информации, защищенной контрольным раз­рядом, на всех фазах ее преобразования, не требует дополнительных трудовых затрат для контроля регистрируемой информации. Вместе с тем контролем охватываются только реквизиты, защищенные контрольным разрядом.

Метод контроля формата сообщения основан на использовании внутренней избыточности информации и проверяет ее формальное содержание. Внутренняя избыточность информации обусловлена различными связями и закономерностями, существующими внутри макетов сообщений и между отдельными сообщениями. Контроль состоит в проверке структуры сообщения на соответствие ее определенному макету. Число реквизитов в документе (или число входящих в него групп реквизитов)

, (4.1)

где – число информационных слов постоянной части документа; m – число групп; l – число реквизитов в группе.

Разновидностью метода контроля формата сообщения является метод шаблонов. Им проверяют наличие у реквизитов определенных формальных признаков. Например, если известно, что реквизит состоит из трех букв и пяти цифр, проверяют его в сообщении на соответствие данному условию. Могут быть предусмотрены операции контроля числа разрядов в реквизитах постоянной длины, наличие в передаваемом сообщении определенных служебных знаков и др.

Программно-логические методы контроля основаны на использовании внутренней избыточности экономической информации и проверяют ее формальное содержание. Внутренняя избыточность информации обусловлена различными связями и закономерностями, существу­ющими внутри макета сообщения и между отдельными сообще­ниями. Контроль состоит в проверке структуры сообщения на соответствие ее определенному макету, числа реквизитов в документе (или числа входящих в него групп реквизитов).

К важным мероприятиям по обнаружению и уменьшению ошибок в первичной информации относят введение аппаратной избыточности и увеличение трудовых затрат на контроль правильности занесения данных на машинные носители. Введение, например, блока индикации набираемой информации в устройствах ввода позволяет обеспечить визуальный контроль регистрируемой информации. Большой эффект дает введение в устройства ввода данных блока отображения вводимой информации. Блок позволяет получить электронную копию вводимой информации (данную информацию можно позже вывести на печать), которая является документом и может участвовать в документообороте. Подобная аппаратурная избыточность также обнаруживает ошибки, допущенные оператором.

Методы обнаружения ошибок и повышения достоверности при пе­редаче информации по каналам связи можно разделить на три группы:

– основанные на повторении передачи символа или сообщения с после­дующим сравнением принятых текстов;

– предусматривающие исполь­зование избыточного кодирования;

– основанные на передаче данных с применением обратной связи.

В первой группе методов сообщение или от­дельные символы информации передаются по каналу связи трижды. Приемная аппаратура запоминает и сопоставляет все три комбинации и принимает решение по «большинству», т. е. если два сообщения из трех совпали, то их и считают истинными. Вероятность того, что все три комбинации окажутся различными, очень мала. Вторую группу методов при­меняют для проверки правильности передачи кодированной информа­ции, защищенной контрольным разрядом. В месте приема контроль­ный разряд кода реквизита автоматически вычисляется повторно по тому же алгоритму, что и был использован при кодировании инфор­мации, и сравнивается с принятым по каналу связи. Третью группу используют для посылки по обратному каналу от приемника к отпра­вителю переспроса обнаруженной ошибки в месте приема, после чего переданное сообщение в исправленном виде передается повторно. Разновидностью этой группы методов является передача сообщений с инфор­мационной обратной связью. Сущность ее состоит в следующем. Каж­дый символ (или сообщение), прежде чем быть окончательно приня­тым в пункте приема, передается по обратному каналу в пункт передачи для сравнения. Только после получения из пункта пере­дачи подтверждающего сигнала о правильности комбинации сообще­ние принимается окончательно. При таком методе одновременно используются прямой и обратный каналы, что увеличивает стоимость передачи данных. Однако при этом обеспечивается довольно высокая достоверность (до 1∙10^-8). Методы контроля с обратной связью можно использовать при оснащении каналов связи специальной аппаратурой.

Мероприятия по предотвращению ошибок могут дать значи­тельно больший эффект в сравнении с мероприятиями по обнаруже­нию ошибок, поскольку исправление допущенных ошибок при ма­шинной обработке информации обходится дороже исправления оши­бок, допущенных при ручной обработке. Источниками ошибок в пер­вичной информации являются технические средства и оператор. В связи с этим большое значение для уменьшения ошибок из-за тех­нических средств имеет улучшение параметров средств регистрации, сбора и подготовки информации путем высокого уровня их конструи­рования и изготовления, соблюдения требований по режиму эксплуа­тации и технического обслуживания.

Таким образом, повышение достоверности информации в АСУ, как правило, связано с введением информационной, структурной и алгоритмической (программной) избыточностей. Информационная избыточность

, (4.2)

где n ₀ – число всех символов в кодовой комбинации, включая контрольные; п – число чисто информационных символов в кодовой комбинации.

Структурная избыточность

(4.3)

где Q ₀ – число всех элементов в системе, включая введенные для контроля, резервные и т. д.; Q – число минимально необходимых элементов в системе.

Алгоритмическая избыточность

(4.4)

где А ₀– число машинных команд в алгоритме без специально введенных для повыше­ния достоверности; А – число используемых в алгоритме команд, включая команды, обеспечивающие повышение достоверности.

При обосновании методов повышения достоверности передачи и переработки информации в АСУ необходимо использовать ком­плексный подход, который базируется на принципах системности, экономичности и равнокомпонентности. Принцип системности состоит в том, что для существенного повышения достоверности необходимо учитывать все основные причины ошибок в информации, выдаваемой системой, независимо от причин их возникновения и этапов процесса переработки информации. Методы повышения достоверности, приме­няемые в системе, согласно принципу экономичности должны срав­ниваться и отбираться не только по их эффективности для повышения показателя достоверности информации, но и по затратам на реализа­цию. В соответствии с принципом равнопрочности затраты на повы­шение достоверности в системе нужно распределять так, чтобы мак­симально улучшить общий показатель достоверности выходной ин­формации, не допуская при этом завышения одних характеристик системы по сравнению с другими. Комплексный подход позволяет выявить наи­более эффективные и экономически выгодные методы повышения достоверности результативной информации в АСУ.