Uma abordagem exploratória de códigos de correção de erros baseados em Hamming matricial
| Ano de defesa: | 2021 |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59660 |
Resumo: | In recent years, with the increasing miniaturization process of electronic components, semiconductors with billions of transistors have been developed. Such technological advances have led to the advancement of more and more effective systems, some of which are intended for space applications, in which the environment is totally hostile to electronic components. Evolution has also made memories faster and with nanometric scales operating at high frequencies and low energy consumption, bringing concerns to the designers of these systems, as errors can affect these components. Such errors can be single bit or burst errors, which makes the whole set vulnerable, if no fault tolerance technique is applied. Thus, error correction codes (ECC) prove to be quite efficient for the correction of errors in bits, with a low cost of execution. Hence, the present work proposes the exploration of organization, algorithms and error correction capability through spatially organized codes using the Hamming code. The study aimed to find out how to obtain better error correction rates in bits by varying the organization of code words plus an associated redundancy in organizational matrices. Using Hamming codes (8.4) and (13.8) and different data organizations, coding and different forms of decoding have been developed, using the Java programming language, to improve the error correction rates in bits. The results were better data correction rates with 100% correction for errors of 2 (two) and 3 (three) bits of data in some orderings. In addition, the last data organization corrected almost 100% for errors in 4 (four) bits of data, which shows that we can go even further in order to obtain better error correction rates in data bits. Besides better error correction rates, the exploration brought a lot of knowledge with respect to the spatial organization of the data and also to how we can advance exploratory studies using matrix codes. |
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Castro, George Harinson MartinsMarcon, César Augusto MissioSilveira, Jarbas Aryel Nunes da2021-07-20T19:14:47Z2021-07-20T19:14:47Z2021CASTRO, George Harinson Martins. Uma abordagem exploratória de códigos de correção de erros baseados em Hamming matricial. 2021. 66f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Teleinformática, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59660In recent years, with the increasing miniaturization process of electronic components, semiconductors with billions of transistors have been developed. Such technological advances have led to the advancement of more and more effective systems, some of which are intended for space applications, in which the environment is totally hostile to electronic components. Evolution has also made memories faster and with nanometric scales operating at high frequencies and low energy consumption, bringing concerns to the designers of these systems, as errors can affect these components. Such errors can be single bit or burst errors, which makes the whole set vulnerable, if no fault tolerance technique is applied. Thus, error correction codes (ECC) prove to be quite efficient for the correction of errors in bits, with a low cost of execution. Hence, the present work proposes the exploration of organization, algorithms and error correction capability through spatially organized codes using the Hamming code. The study aimed to find out how to obtain better error correction rates in bits by varying the organization of code words plus an associated redundancy in organizational matrices. Using Hamming codes (8.4) and (13.8) and different data organizations, coding and different forms of decoding have been developed, using the Java programming language, to improve the error correction rates in bits. The results were better data correction rates with 100% correction for errors of 2 (two) and 3 (three) bits of data in some orderings. In addition, the last data organization corrected almost 100% for errors in 4 (four) bits of data, which shows that we can go even further in order to obtain better error correction rates in data bits. Besides better error correction rates, the exploration brought a lot of knowledge with respect to the spatial organization of the data and also to how we can advance exploratory studies using matrix codes.Nos últimos anos, com o crescente processo de compactação dos componentes eletrônicos, houve o desenvolvimento de semicondutores com bilhões de transistores. Tais avanços tecnológicos propiciaram o avanço de sistemas cada dia mais eficazes, sendo alguns desses destinados a aplicações espaciais, no qual o ambiente é totalmente hostil para os componentes eletrônicos. Além disso, a evolução tornou as memórias mais rápidas e com escalas nanométricas operando em altas frequências e baixo consumo de energia, trazendo preocupações aos projetistas destes sistemas, pois erros podem acometer esses componentes. Os erros podem ser de um único bit ou erros em rajadas, o que torna o conjunto vulnerável, se não for aplicada nenhuma técnica de tolerância a falhas. Assim, os códigos corretores de erros (CCE) se mostram bastante eficientes para a correção de erros em bits e com custo de realização menor. Deste modo, o presente trabalho propõe a exploração de organização, algoritmos e capacidade de correção de erros através de códigos organizados espacialmente usando o código de Hamming. Objetivou-se saber como se pode obter melhores taxas de correção de erros em bits variando organizações das palavras de código mais uma redundância associada nas matrizes organizacionais. Usando códigos de Hamming (8,4) e (13,8) e diferentes organizações de dados, desenvolveu-se a codificação e diferentes formas de decodificação, usando a linguagem de programação Java, para melhorar as taxas de correção de erros em bits. Os resultados foram melhores taxa de correções de dados com 100% de correção para erros de 2 (dois) e 3 (três) bits de dados em alguns ordenamentos. E a última organização de dados chegou a corrigir quase 100% para erros em 4 (quatro) bits de dados, o que mostra que se pode avançar ainda mais para que se possa obter melhores taxas de correções de erros em bits de dados. Além de melhores taxas de correção de erros, a exploração trouxe bastante conhecimento sobre considerando a organização espacial dos dados e também sobre como podemos avançar os estudos exploratórios usando códigos matriciais.MemóriasDecodificadoresCódigo de HammingErrosCódigos corretores de errosUma abordagem exploratória de códigos de correção de erros baseados em Hamming matricialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2021_dis_ghmcastro.pdf2021_dis_ghmcastro.pdfapplication/pdf1003590http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59660/1/2021_dis_ghmcastro.pdfeb34198467305b56b74d1e52b586ad8fMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59660/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/596602021-07-21 13:20:05.394oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-07-21T16:20:05Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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