Электронные двоичные счетчики

Электронный ключ.

Электронный ключ (по нашему это флешка, или чип от домофона) — аппаратное средство, предназначенное для защиты программного обеспечения (ПО) и данных от копирования, нелегального использования и несанкционированного распространения.

Современные электронные ключи

Основой данной технологии является специализированная микросхема, либо защищённый от считывания микроконтроллер, имеющие уникальные для каждого ключа алгоритмы работы. Донглы также имеют защищённую энергонезависимую память небольшого объёма, более сложные устройства могут иметь встроенный криптопроцессор (для аппаратной реализации шифрующихалгоритмов), часы реального времени. Аппаратные ключи могут иметь различные форм-факторы, но чаще всего они подключаются к компьютеру через USB. Также встречаются с LPT- или PCMCIA-интерфейсами.

Принцип действия электронных ключей. Ключ присоединяется к определённому интерфейсу компьютера. Далее защищённая программа через специальный драйвер отправляет ему информацию, которая обрабатывается в соответствии с заданным алгоритмом и возвращается обратно. Если ответ ключа правильный, то программа продолжает свою работу. В противном случае она может выполнять определенные разработчиками действия, например, переключаться в демонстрационный режим, блокируя доступ к определённым функциям.

Существуют специальные ключи, способные осуществлять лицензирования (ограничения числа работающих в сети копий программы) защищенного приложения по сети. В этом случае достаточно одного ключа на всю локальную сеть. Ключ устанавливается на любой рабочей станции или сервере сети. Защищенные приложения обращаются к ключу по локальной сети. Преимущество в том, что для работы с приложением в пределах локальной сети им не нужно носить с собой электронный ключ.

Для обеспечения безопасности сетевого ПО служат специальные электронные ключи. Для защиты и лицензирования (ограничения числа работающих в сети копий программы) сетевого продукта достаточно одного ключа на всю локальную сеть. Ключ устанавливается на любой рабочей станции или сервере сети.

Счётчик числа импульсов — устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, T-триггерах и JK-триггерах.

Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ.

Счётчики классифицируют:

• по числу устойчивых состояний триггеров
• на двоичных триггерах
• на троичных триггерах
• на n-ичных триггерах
• по модулю счёта:
• двоично-десятичные (декада);
• двоичные;
• с произвольным постоянным модулем счёта;
• с переменным модулем счёта;
• по направлению счёта:
• суммирующие;
• вычитающие;
• реверсивные;
• по способу формирования внутренних связей:
• с последовательным переносом;
• с ускоренным переносом;
• с параллельным ускоренным переносом;
• со сквозным ускоренным переносом;
• с комбинированным переносом;
• кольцевые;
• по способу переключения триггера:
• синхронные;
• асинхронные;
• Счётчик Джонсона

Двоичные счетчики

Двоичные счётчики могут быть синхронными и асинхронными. Двоичный асинхронный счётчик может быть построен последовательным соединением счётных триггеров, или JK- триггеров, у которых J=K=1.

Асинхронный и синхронный двоичные счётчики.

Недостатком асинхронных счётчиков является задержка в установлении соответствующего кода после прихода счётного импульса. Эта задержка, в частности, может приводить к появлению ложных кодов на выходе счётчика и сбою дешифратора. Например, после кода 011 на выходе счётчика должен появиться код 100 (коды записаны в порядке Q₃Q₂Q₁). В асинхронном счётчике при последовательном срабатывании триггеров код будет меняться следующим образом 011-010-000-100, т.е. во время переходного процесса появляются два ложных кода 010 и 000.

В двоичных синхронных счёичиках срабатывание триггеров происходит одновременно или почти одновременно, так как все тактовые входы триггеров запараллелены. Временная диаграмма двоичного счётчика представлена на рисунке.

Диаграммы работы двоичного счётчика.

Для построения синхронных счётчиков с коэффициентом деления K=2ⁿ используется n JK- триггеров, функции возбуждения которых определяются соотношением

_m-1

J_m=K_m=& Q_i,

ⁱ⁼¹

где J_m, K_m - соответствующие входы JK- триггера, на котором реализован m-ый разряд счётчика.

Схему двоичного счетчика можно получить с помощью формального синтеза, однако более наглядным путем представляется эвристический. Таблица ис­тинности двоичного счетчика — последовательность двоичных чисел от ну­ля до М—1. Наблюдение за разрядами чисел, составляющих таблицу, приво­дит к пониманию структурной схемы двоичного счетчика. Состояния млад­шего разряда при его просмотре по соответствующему столбцу таблицы по­казывают чередование нулей и единиц вида 01010101..., что естественно, т. к. младший разряд принимает входной сигнал и переключается от каж­дого входного воздействия. В следующем разряде наблюдается последова­тельность пар нулей и единиц вида 001100 II.... В третьем разряде образует­ся последовательность из четверок нулей и единиц 00001 111... и т.д. Из этого наблюдения видно, что следующий по старшинству разряд переключа­ется с частотой, в два раза меньшей, чем данный.

Известно, что счетный триггер делит частоту входных импульсов на два. Сопоставив этот факт с указанной выше закономерностью, видим, что счет­чик может быть построен в виде цепочки последовательно включенных счетных триггеров (рис. 3.43, а). Заметим, кстати, что согласно ГОСТу вхо­ды элементов изображаются слева, а выходы справа. Соблюдение этого пра­вила ведет к тому, что в числе, содержащемся в счетчике, младшие разряды расположены левее старших.

Представление счетчика цепочкой Т-триггеров справедливо как для сумми­рующего, так и для вычитающего вариантов, поскольку закономерность по соотношению частот переключения разрядов сохраняется как при просмот­ре таблицы сверху вниз (прямой счет), так и снизу вверх (обратный счет). Различия при этом состоят в направлении переключения предыдущего раз­ряда, вызывающего переключение следующего. При прямом счете следую­щий разряд переключается при переходе предыдущего в направлении 1-0, а при обратном— при переключении 0-1. Следовательно, различие между вариантами заключается в разном подключении входов триггеров к выходам предыдущих. Если схема строится на счетных триггерах с прямым динами­ческим управлением, то характер подключения следующих триггеров к пре­дыдущим для получения счетчиков прямого и обратного счета будет соот­ветствовать рис. 3.43.

Из различия вариантов прямого и обратного счета следует также и способ построения реверсивного счетчика (рис. 3.43, в) путем переноса точки съема сигнала с триггера на противоположный выход под действием управляю­щего сигнала и с помощью элемента И-ИЛИ-НЕ, как показано на рисунке, либо элемента И-ИЛИ.

Рис. 3.43. Структура последовательного счетчика (а), ее реализация на триггерх с прямым динамическим управлением (б) и межразрядные связи реверсивного счетчик (в)

Полученные структуры относятся к асинхронным счетчикам, т. к. в них каж­дый триггер переключается выходным сигналом предыдущего, и эти пере­ключения происходят не одновременно. Переключение одного триггера за другим есть не что иное, как распространение переноса по разрядам числа при изменении содержимого счетчика. В худшем случае перенос распро­страняется по всей разрядной сетке от младшего разряда к старшему, т. е. для установления нового состояния должны переключиться последовательно все триггеры. Отсюда видно, что время установления кода в асинхронном счетчике составит величину

t_yст nt_ТГ. Другим названием асинхронного счет­чика является название "последовательный счетчик".

Максимальная частота входных импульсов в режиме деления частоты огра­ничивается возможностями триггера младшего разряда, т. к. все последую­щие разряды переключаются с более низкими частотами.

Особенностью последовательных счетчиков является возникновение в пере­ходных процессах ложных состояний из-за задержек переключения триггеров.

Рис. 3.45. Схемы параллельных счетчиков прямого счета (а) и реверсивного (б)

С ростом числа разрядов реализация параллельных счетчиков затрудняет­ся — требуются вентили с большим числом входов, растет нагрузка на выхо­ды триггеров.

Дата добавления: 2015-05-06