Устройство для сопряжения аналого-цифрового преобразователя с цифровой вычислительной машиной

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее промежуточный регистр, группа входов которого является группой информационных входов устройства , блок ввода внешних параметров, первый вход которого является входом задания внешних параметров устройства , буферную память, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входами-выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет работы в реальном масштабе времени, оно содержит сумматор, вспомогательную память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генератор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала Готовность устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд , адресный вход которой соединен с выходом первого адресного регистра , выходы памяти микрокоманд соединены с управпяющямя входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состояния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров , входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выходов регистра слова состояния соединен (Л с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, § первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомогательной памяти, адресный вход которой соединен с выходом второго адрес:о ного регистра, а информационный 4 вход-выход является соответствующим О СО входом-выходом устройства, информа .ционный выход сумматора соединен с эо соответствующим входом буферной памяти , а выход переполнения - с входом модификации первого адресного регистра , управляющий выход буферной памяти с соответствующим входом регистра слова состояния.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е (11) А эао G 06 J 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3542865/18-24 (22) 17.01.83 (46) 23,05.84. Бюл. ll- 19 (72) Ф.Н.Березин, В.А.Кисурин и P.Ã.Îôåíãåíäåí (71) Институт ядерных исследований

АН Украинской CCP (53) 68 1.3 (088.8) (56) 1. IEEE Transactions on Nuclear

Science. Vol. NS-26, No 3, August

1979, р. 4378.

2, IEEE Transactions on Nuclear

Science. Vol. NS-25, No 5, October

1978, р. 1128. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ

АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

С ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее промежуточный регистр, группа входов которого является группой информационных входов устройства, блок ввода внешних параметров, первый вход которого является входом задания внешних параметров устройства, буферную память, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входами-выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет работы в реальном масштабе времени, оно содержит сумматор, вспомогательную память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генератор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала

"Готовность" устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд, адресный вход которой соединен с выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управляющими входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состояния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров, входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выхо- е дов регистра слова состояния соединен с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, Я первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомогательной памяти, адресный вход которой соединен с выходом второго адресного регистра, а информационный вход-выход является соответствующим входом-выходом устройства, информационный выход сумматора соединен с соответствующим входом буферной памя- ти, а выход переполнения — с входом модификации первого адресного регистра, управляющий выход буферной памяти с соответствующим входом регистра слова состояния.

1094038

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к средствам ввода измерительной информации в цифровые вычислительные машины (ЦВМ), и мо2кет быть использовано в системах автоматизации ядерно-физических и иных экспериментальных исследований и промышленных испытаний.

Известны устройства сопряжения аналого-цифровык преобразователей (АЦП) с ЦВМ, в том числе АЦП, предназначаемых для анализа потоков случайных электрических импульсов, которые основаны на использовании промежуточных запоминающих устройств (ЗУ) между АЦП и ЦВМ для буферного запоминания поступающей от АЦП информации.

Устройства сопряжения могут работать при высоких интенсивностях входящего потока информации при одновременном облегчении режима функцио— нирования ЦВМ, так как время регистрации данных АЦП независимо от ЦВМ, поток данных между буферным ЗУ и ЦВМ может быть сделан практически регулярным, причем данные могут быть организованы в блоки, часть алгоритма обработки информации, особенно та, что касается обработки каждого регистрируемого события, может быть реализована аппаратурно в устройстве сопряжения, что позволяет существенно сжать информацию, передаваемую в ЦВМ, и сделать более оптимальным алгоритм работы системы автоматизации измерений в целом (Ц .

Однако устройствам присущи недостатки, ограничивающие функциональные возможности по обработке регистрируемых событий в реальном масштабе времени, определяемом высокой интенсивностью входящего потока данных.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее промежуточный регистр, оборудованный двумя группами входов, причем первая группа входов является информационными входами устройства, связывающими его с АЦП, блок ввода внешних параметров, группа входов которого является входами сигналов внешних параметров, буферную память, устроенную так, что она может параллельно принимать информаI цию от промежуточного регистра и выдавать данные в ЦВМ, компаратор верхнего уровня, вспомогательный регистр, статусный регистр. Блоком ввода внешних параметров выполняется запись в слово данных, формируемое в промежуточном регистре, двоичного кода

5 номера входа устройства сопряжения, по которому в устройство поступает один из группы взаимоисключающих сигналов внешних параметров, а с помощью компаратора верхнего уровня !

О отсекаются события, значения кодов которых превышают порог, предварительно устанавливаемый во вспомогательном регистре с помощью ЦВМ, что дает возможность редактировать изме-!

5 ряемую информацию уже на этапе регистрации. Статусный регистр служит для задания режима работы устройства сопряжения со стороны ЦВМ и контроля состояния устройства посредством гО ЦВМ LZ7 о

Недостаток известного устройства состоит в том, что его структура ограничивает возможности предобработки информации в реальном масштабе

25 времени, необходимой для оптимального функционирования измерительных систем. Для систем автоматизации измерений случайных потоков электрических импульсов наиболее характерN ными являются методики измерения, предусматривающие поступление информации в АЦП по нескольким трактуем, причем номер тракта, по которому поступает событие, характеризуется 5 наличием сигнала на соответствующем входе блока ввода внешних параметров.

В общем случае значение цифрового порога для сигналов, поступающих по разным трактам, не одно и то же, к

40 слову данных, поступившему от ВЦП, должен быть приписан не код номера тракта, как это предусмотрено в известном устройстве, а некоторая производная от него величина, либо сло45 во данных должно быть определенным образом модифиш ровано в зависимости от значения этого кода. В наиболее распространенных случаях предобработка состоит в о!гсечке значения регист5р рируемого события снизу, выделении событий посредством цифрового окна, маркировке данных, смещении их значений. Всех указанных возможностей известное устройство не обеспечивает.

В ряде случаев внешние параметры, характеризующие событие, поступающее от АЦП, не исключают друг друга, а дополняют, так что недостаток

3 1094038 устройства состоит и в том, что блок в ввода внешних параметров реагирует . в только на взаимоисключающие сигналы.

Кроме того, сброс АЦП осуществля- с ется только после того, как компара- 5 п тором верхнего уровня будет выдан в результат сравнения, так что входная р информация поступает параллельно и и на промежуточный регистр, и на ком- в паратор, а. это выражается в том, что 10 трерования к быстродействию должны P предъявляться к обоим блокам. м

Цель изобретения — расширение

M функциональных возможностей за счет работы в реальном масштабе 15 р времени .. P

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее промежуточный регистр, группа входов

20 которого является группой информационных входов устройства, блок ввода внешних параметров, первый вход которого является входом задания внешних параметров устройства, буферную па25 мять, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входамивыходами устройства, введены сумматор, вспомогательная память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генератор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала Готовность устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд, адресный вход которого соединен с 35 выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управляющими входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состоя- 40 ния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров, входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выходов регистра слова состояния соединен с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомога- 55 тельной памяти, адресный вход которой. соединен с выходом второго адресного регистра, а информационнйй

4 ход-выход является соответствующиМ ходом-выходом устройства, информационный выход сумматора соединен с оответствующим входом буферной амяти, а выход переполнения — с ходом модификации .первого адресного егистра, управляющий выход буферной амяти соединен с соответствующим ходом регистра. слова состояния.

На фиг. 1 представлена схема устойства сопряжения на фиг. 2 — форат команд и пример размещения инфорации в памяти микрокоманд.

Устройство содержит промежуточный егистр 1, блок 2 ввода внешних пааметров, сумматор 3, вспомогатель3 ную память 4, первый адресный регистр

5, буферную память 6, регистр 7 слова состояния, память 8 микрокоманд, второй адресный регистр 9, тактовый генератор 10. Группа входов 11 регистра 1 является информационными входами устройства, связывающими его с АЦП, группа входов 12 блока

2 ввода внешних параметров является входами сигналов внешних параметров устройства, вход 13 генератора 10

В

11 и является входом сигнала Готовность выход 14 регистра 7 является выходом сигнала "Разрешение" устройства, двунаправленные входы-выходы 15 являются входами †выхода связи блоков памяти 4, памяти 6 и регистра 7.

Устройство работает следующим образом.

Информация, поступающая с АЦП через регистр 1 в сумматор 3, подвергается предобработке в реальном масштабе времени совместно с данными, которые содержатся в памяти 4, по одной из программ, записанных в памяти о

8 микрокоманд. В качестве памяти 8 используется ЗУ постоянного типа, так как программы предобработки для конкретной системы автоматизации измерений достаточно рутинны. В качестве памяти 4 должно быть применено оперативное ЗУ, поскольку в процессе измерений постоянно может возникать потребность в замене вспомогательных данных.

Программы предобработки обычно представляют собой совокупности нескольких операций сравнения и алгебраического сложения, используемые для выяснения полезности регистрируе. мых событий и модификаций их значений, необходимых для оптимизации

1094038

50 дальнейшего манипулирования с данными. При операциях сравнения, выполняемых с помощью сумматора, выход разряда переполнения сумматора 3 мо— дифицирует адрес следующей команды, 5 выбираемой из памяти 8, при опера цияхх сложения этот сигнал игнорируется . Также игнорируется он при определении первой команды некоторой программы предобработки. Если в результате предобработки определяется, что информация с выхода сумматора 3 должна быть записана в память 6, то соответствующий сигнал содержится в очередной команде, получаемой из памяти 8 микрокоманд.

На фиг. 2 показан формат команд предобработки событий, принцип формирования адреса ячеек памяти 8 микрокоманд, размещение программ предоб— работки для одного из возможных вариантов организации работы устройства, который предусматривает возможность суммирования информации, поступающей из АЦП, с данными из вспомогательной памяти 4, выделение событий, значения которых больше, меньше заданных порогов или лежат внутри них.

Адрес очередной команды определяется состоянием регистра 9, которое задается совокупностью сигналов поступающих на первую группу входов с регистра 7 (базовая часть адреса программы), вторую группу Вхо 35 дов с блока 2 ввода внешних параметров (модификация программы обработки внешним параметром), первый, второй и третий входы третьей группы входов соответственно с регистра 7 (исходное 40 состояние регистра 9),. с выхода памяти 8 (инкрементирование содержимого регистра 9 для выбора очередной команды), с сумматора 3 (переход по результату операции сравнения) .

Адрес ячейки памяти 4, где содержится операнд, необходимый для выполнения очередной команды, определяется состоянием регистра 5. Это состояние задается совокупностью сигналов, которые поступают на первую, вторую и третью группы входов соответственно с регистра 7 (исходное состояние), памяти 8 микрокоманд (модификация адреса операнда по ре55 зультату выполненной операции) и блока 2 ввода внешних параметров (выбор операнда, соответствующего внешнему параметру) .

Перед началом работы совместно с ЛЦП устройство сопряжения должно быть подготовлено к работе. Для этого прежде всего с помощью ЦВМ устанавливается через входы-выходы 15 в исходное состояние регистр 7, благодаря чему регистр 5 сбрасывается и переводится в счетный режим, а также блокируется от воздействия сигналов на второй и третьей группах входов. Это вызывает перевод памяти 4 в режим записи информации по тем же входам-выходам 15 из ЦВМ. После того, как память 4 заполнена необходимыми данными, регистр 7 очередной командой ЦВМ переводится в следующее состояние, в результате чего разблокируются вторая и третья группы входов регистра 5, в котором устанавливается база адреса первого операнда, в регистре 9 устанавливается база адреса нужной программы предобработки, блоку 2 ввода внешних параметров задается режим работы, блокируется на время выполнения первой команды воздействие на регистр 9 сигнала переполнения сумматора 3.

Далее очередной командой ЦВМ регистр

7 выдает на выход 14 сигнал "Разрешение" для АЦП, открывает генератор

10 для поступления по входу 13 сигнала "Готовность" от АЦП, переводит

Ю регистр 9 в рабочее состояние. Этим заканчивается подготовка устройства сопряжения к приему информации от

АЦП .

При поступлении кода события с

АЦП на входы 11 регистра 1 и одновременно (либо заранее) на входы 12 блока Z ввода внешних параметров одного или нескольких сигналов внешних параметров (в случае, если блоку 2 задан режим работы с несколькими неисключающими друг друга сигналами) информация с регистра 1 проходит на сумматор 3, а информация с блока 2 ввода внешних параметров модифицирует состояния регистров 5 и 9. При а этом соответствующий операнд проходит из памяти 4 на вторую группу входов сумматора 3 и выбирается первая команда заданной программы предобработки в памяти 8 микрокоманд. При поступлении на вход 13 генератора 10 тактового сигнала "Готовность" от АЦП команда проходит на выход этой памяти

Если это команда суммирования, то сигналом с первого выхода второй

1094038 группы выходов памяти 8 осуществляет ся запись информации с выхода сумматора 3 в память 6, а сигналом с второго выхода этой группы выходов регистр 7 переводится в состояние 5 окончания программы предобработки события (так как запись в буферную память - основное назначение любой из программ предобработки) . При этом регистр 7 подготавливает устройство к приему следующего события, т.е.

11 t1 выдается опять сигнал Разрешение блокируется генератор 10 и открывается его вход 13, регистр 9 переводится в рабочее состояние. При выполнении 15 операции сравнения в зависимости от значения сигнала с выхода переполнения сумматора 3 (фиг.2), либо выбирается очередная ячейка памяти 8 микрокоманд, либо выбирается ячейка 20 по переходу.

Память 6 устроена так, что обеспечивает возможность параллельного обращения для записи со стороны сумматора и чтения в ЦВМ. Запись, как бы- 25 ло отмечено, выполняется сигналами, поступающими в память 8 микрокоманд.

Чтение из буферной памяти в ЦВМ выполняется через входы-выходы 15 под управлением команд ЦВМ, поступающих Зр на регистр 7 после того, как памятью

6 будет выдан на этот регистр запрос чтения по выходу управления чтением.

Сигналы управления чтением поступают на память 6 с пятой группы выходов этого регистра.

В качестве памяти 6 может быть использовано ЗУ оперативного типа, состоящее из двух блоков, поочередно работающих на запись и воспроиз ведение, аналогичное памяти, которая использована в известном устройстве, либо иное ЗУ, обеспечивающее параллельное выполнение процессов записи в него информации и ее воспроизведение.

Таким образом, в предлагаемом уст ройстве сопряжения АЦП с ЦВМ вместо компаратора верхнего уровня и вспомогательного регистра использованы сумматор и вспомогательная память, оборудованная адресным регистром, а также память микрокоманд обработки со своим адресным регистром и тактовый генератор. Изменена структура ввода данных из АЦП в устройство сопряжения и расширены функции блока ввода внешних параметров.

Использование предлагаемого устройства позволит существенно -сократить время выполнения эксперимента с использованием дорогостоящих уникальных физических установок (ускорителей ядерных частиц и атомных реакторов), а также организовать ряд новых методик измерения, невозможных при использовании только базовой системы.

i094038

Ю >A>Eg, Г ажеще ие грамм прградатки Ю мята 8

d) Фсумиа коианд лредоЕрайтки

Уаг. 2

ВНИИПИ Заказ 3441/39 Тираж 699 Подписное фукал ЩЩ "Патент", г. Узгород, ул.Проектная,4