Устройство отображения графической информации

 

УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно соединенные.первый процессор , блок координатной развертки и блок индикации, первый блок управления , выход которого подключен к входу блока координатной развертки и к первому входу первого процессора, второй вход которого соединен с выходом блока координатной развертки, другой выход котброго подключен к первому входу первого блока управления, блок сопряжения, первый вход и первый выход которого подключены к входной и выходной шинам устройства соответственно , второй вход соединен с клавиатурой, второй выход - с первым, входом второго процессора, блок памяти и третий процессор, подключенные к блоку сопряжения, о т л и чающе1еся тем, что, с целью повышения быстродействия .устройства, оно содержит блок согласования, блок формирования адресов, второй блок упр.авления и блок буферной памяти , первый выход которого соединен с третьим входом первого процессора и с вторым входом первого блока управления , третий вход которого соединен с первым выходом блока согласования и с первым входом второго блока управления, второй вход которого подключен к третьему выходу блока сопряжения , третий вход - к вьпсоду первого процессора, четвертый вход (Л к первому выходу блока формирования адресов, пятьй вход - к пторому выходу блока сопряжения, выход второго блока управления соединен с третьим входом блока сопряжения, вторым входом второго процессора, входом третьего процессораJ с первым входом блока согласования и блока формирования адресов, второй вход которого соединен с четвертым выходом . блока сопряжения, третий вход - с со вторым выходом блока буферной памяти., vl первьй выход - с входом блока памяти, второй выход - с первым входом блока буферйой памяти, второй вход которого подключен к выходу второго процессора, третий вход - к второму выходу блока согласования, .второй вход которого соединен с выходом первого блока управления .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) А эш G0961 00

ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH01VIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЮYii2Ji & / (21) 3431159/18-24 (22) 27.04.82 (46) 30.08.84. Бюл.к 32 (72) В.Ф.Каплун, l0.M.Îìåëüÿí÷óê, Н.Д.Панков, С.А.Сергиенко и и В.Д.Тукаленко (71) Киевский научно-исследовательский и. конструкторский институт периферийного оборудования (53). 681.327.11(088.8) (56) 1. Принс М.Д, Машинная графика и автоматизация проектирования, М,, "Сов.радио", 1975.

2. Мультипроцессорные системы и параллельные. вычисления. Под ред.

Ф.Г.Энслоу, "Мир", 1976;

3. Патент США -3812485, кл. 4 06 Р 1 /20, опублик. 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно соединенные .первый процессор, блок координатной развертки и блок индикации, первый блок управления, выход которого подключен к входу блока координатной развертки и к первому входу первого процессора, второй вход которого соединен с выходом блока координатной развертки, другой выход котброго подключен к первому входу первого блока управления, блок сопряжения, первый вход и первый выход которого подключены к входной и выходной шинам устройства соответственно, второй вход соединен с клавиатурой, второй выход — с первйм входом второго процессора, блок памяти и третий процессор, подключенные к блоку сопряжения, о т л и— ч ающе|е с я тем, что, с целью повышения быстродействия .устройства, оно содержит блок согласования, блок формирования адресов, второй блок управления и блок буферной памяти, первый выход которого соединен с третьим входом первого процессора и с вторым входом первого блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом блока согласования и с первым входом второго блока управления, второй вход которого подключен к третьему выходу блока сопряжения, третий вход — к выходу пер- ф вого процессора, четвертый вход— к первому выходу блока. формирования адресов, пятый вход — к второму вы- ®> ходу блока сопряжения, выход второго блока управления соединен с третьим входом блока сопряжения, вторым входом второго процессора, входом тре тьего процессора> с первым входом блока согласования и блока формирования адресов, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока сопряжения, третий вход — с вторым выходом блока буферной памяти., первый выход — с входом блока памяти, второй выход — с первым входом блока буферной памяти, второй вход которого подключен к выходу второго процессора, третий вход — к второму выходу блока фф, согласования, .второй вход которого соединен с выходом первого блока управления.

1111197

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах и системах отображения информации на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с координатным управлением луча ЭЛТ.

Известны устройства отображения графической информации, содержащие блок индикации, генераторы векторов и символов (1).

1Î

Недостатки устройства следующие: низкое быстродействие при индикации„ вследствие которого. они не позволяют (иэ-за мельканий) отображать объекты высокой сложности, содержа- 15 ние более 2/3 тысяч элементов изображения (точек, символов, отрезков и пр.) . низкое быстродействие при редактировании, так как редактирование дан- 20 ных осуществляется через центральную или еателлитную 3ВМ, что затрудняет или исключает динамические операции ,редактирования ("резиновая нить", сдвиги повороты, "просмотровое окно")25 на изображениях высокой сложности, значительная загрузка обслуживающей ЭВМ, что затрудняет использование таких устройств в многопультовшх системах. 30

На быстродействие устройств отображения значительно влияет время подготовки отображаемой информации (чтение из памяти, формирование, преобразования, анализ и прочее).

Известна мультипроцессорная систе" ма, содержащая несколько процессоров, подключенных к общей шине, обеспечивающая повышение скорости обработки данных за счет распараллеливания 10 и совмещения процессов (2) > однако они либо слишком громоздки, либо неприменимы в графических дисплеях вследствие неоднородности структуры данных. Наиболее близким к предлагае- 45 мому является устройство отображения информации, содержащее последовательно соединенные блок индикации, . блок координатной развертки, подключенный к магистрали, которая сое° динена с блоком памяти, блоком связи, блоком управления и с дисплейным проФ ,цессором (3) .

Недостатками известного устройст55 ва являются: недостаточное быстродействие устройства при индикации, так как обработка дисплейных команд выполняется одним дисплейным процессором, время отображения элемента изображения (точки; векторы, знаки1 определяющие частоту регенерации и объем отображенных данных, складывается из сумм времени обработки данных в процессоре и времени собственно отображения (позиционирования, интерполяции и знакогенерации), причем для коротких (до 30 мм) векторов, символов и смежных точек, расположенных на расстояниях до 30 мм, время обработки дисплейных команд в процессоре больше времени отображения, а так как на реальных чертежах и схемах число "коротких" векторов составляет

70-90Х от общего числа линий, то время обработки информации данных в процессоре является определяющим для объема отображаемых данных на экране; недостаточное быстродействие при вводе, выводе и редактировании; при этом наблюдается либо исчезание изображения на экране на время ввода, вывода или редактирования (при непрерывном процессе ввода-вывода) либо замедление процесса ввода-вывода (нри вводе-выводе с частотой смены кадров), так как операции ввода-вывода и редактирования выполняются процессором, обеспечивающим регенерацию изображения.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый процессор, блок координатной развертки и блок индикации, первый блок управления, выход которого подключен ко входу блока координатной развертки и к первому входу первого процессора, второй вход которого соединен .с выходом блока координатной развертки, другой выхоД которого подключен к первому входу первого блока управления, блок сопряжения, первый вход и первый выход которого подключены к входной и выходной шинам устройства соответственно, второй вход соединен с клавиатурой, второй выход — с первым входом второго процессора, блок памяти и третий процессор, подключенные к блоку сопряжения, введены блок. согласова| ния, блок формирования адресов, второй блок управления и блок буферной з 1111 l памяти, первый выход которого соединен " третьим входом первого процессора и со вторым входом первого блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом блока согласо- 5 вания и с первым входом второго блока управления, второй вход которого подключен . к третьему выходу блока сопряжения, третий вход — к выходу первого процессора, четвертый вход †. 10 к первому выходу блока формирования адресов, пятый вход — к второму выходу блока сопряжения, выход второго блока управления подключен к третьему входу блока сопряжения, второму входу второго процессора, ко,входу третьего процессора и к первому входу блока согласования и блока формирования адресов, второй вход которого соединен с четвертым выходом 2б блока сопряжения, третий вход — со вторым выходом блока буферной памяти, первый выход — со.входом блока памяти, второй выход — с первым входом блока буферной памяти, второй вход которого подключен к выходу второго процессора, третий вход — ко второму выходу блока согласования, второй вход которого соединен с выходом первого блока управления.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на . фиг.2 — схема блока координатной развертки, . на фиг.3 — схема блока управления, на Фиг.4 — схема узла

35 связи на фиг.5 — схема блока формирования адреса.

Устройство содержит блок 1 индикации, блок 2 координатной развертки. первый процессор 3, первый блок 4 управления, блок 5 сопряжения, клавиатуру 6, блок 7 памяти, второй процессор 8, третий процессор 9, блок 10 формирования адресов, блок

11 согласования, блок 12 управления, блок 13 буферной памяти, магистраль 14, узел 15 связи., 1

Блок 1 индикации, содержащий ЭЛТ, и последовательно включенные отклоняющую систему, усилители отклонения 5О и цифроаналоговые преобразователи (на блок-схеме не показаны), обес" печивает произвольное перемещение луча на поле экрана по траектории, задаваемой блоком 2 координатной 55 развертки.

Блок 2 координатной развертки (фиг.2) состоит из регистра 16, 97 4 сумматора 17> коммутатора 18, знако генератора 19 и интерполятора 20 линий, В качестве первого 3, второго

8 и третьего 9 процессоров могут быть использованы микропроцессоры на базе микросхем. Блоки 4 и 12 управления имеют идентичную структуру, приведенную на фиг.3. В состав блока входят блок 21 постоянной памяти регистр 22 адреса микрокоманд, блок

23 ветвления, регистр 24 микрокоманд и блок 25 управления ветвлениями.

Блок. 23 ветвления представляет собой набор из Й коммутаторов (по од ному на каждый из N младших разрядов адреса), обеспечивающих ветвления по 2", 2, 2,... 2 направлениям.

Блок 25 управления ветвлениями содержит коммутаторы, компараторы и другие комбинационные схемы формирования условий ветвления и его состав определяется конкретным применением блока, Узел 15 связи (фиг.4) содержит регистр

26 вывода и регистр 27 ввода данных, выходные коммутаторы 28, входные коммутаторы 29, регистр 30 команд,. узел 31 приоритетного подключения и регистр 32 состояний.

Магистраль 14 представляет собой шины, объединяющие источники информации по монтажному ИЛИ. В качестве источников информации используются схемы с тремя состояниями.

Блок 10 формирования адреса (фиг.5) содержит первый счетчик

33 адреса, второй счетчик 34 адреса, регистр 35 адреса, коммутатор 36 и узел 37 сравнения.

В режиме отображения данных устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройства блок 11 согласования выдает сигнал

"Буфер пустой", запрещающий первому блоку 4 угравления чтение данных из блока 13 буферной памяти. Счетчик

33 (фиг.5) блока 10 находится в

"нулевом" состоянии, задавая адрес первой команды дисплейного файла.

Дисплейный файл (массив дисплейных команд), содержащий К команд (1 K=/, где М вЂ” объем памяти, слов), хранится в блоке 7 памяти.

1

После запуска устройства читается нервая команда из блока 7 памяти.

Чтение дисплейных команд из блока

7 памяти производится последовательно по счетчику 33 (фиг.5) блока 10

S 111119 под управлением второго блока управления.

Очередная дисплейная команда через шины магистрали 14 поступает на вхо- . ды второго процессора 8 и блока 12 . управления. В зависимости от типа дисплейной команды ("вектор", "символ"

"точка и т.п.) в блоке 12 запускается соответствующая подпрограмма обработки дисплейной команды, по которой 1О последняя обрабатывается на втором процессоре 8 (преобразование координат анализ выхода эа растр и т.д.), К содержимому счетчика. 33 адреса (фиг.5) прибавляется "1", одновремен- 15 но предыдущее состояние счетчика переписывается на регистр 35.

Подготовленная процессором 8 дисплейная команда и ее адрес, хранящийся. в регистре 35 синхронно записы- 20

7 ваются в блок 13 буферной памяти, в блоке 12 обеспечивает чтение следующего слова (дисплейной команды) из блока 7 памяти.

Дисплейная команда поступает 25 на вьиоды блока 13, при этом блок

11 переходит в состояние, разрешающее блоку 4 считывание из блока 13 буферной памяти. Проанализированная в блоке 4 дисплейная команда вво- 30 дится по алгоритму, задаваемому подпрограммой, которая хранится в блоке 4. Из процессора 3 данные поступают в блок 2 координатно4».,:

/ развертки, где в зависимости от типа дисплейной команды осуществляется либо интерполяция вектора, либо перевод луча в новую точку, либо генерация символа.

Одновременно с отработкой первого слова данньм (дисплейной команды) блок 12 считывавт из блока . памяти 7 следующее слово, отрабатывает его в процессоре 9 и записывает в блок буферной памяти 13. Затем

° 45 переходит к чтению сЛедующего слова, причем в блоке 12 перед каждой очередной записью в накопитель блока

13 анализируется состояние блока

11, которое определяет, количество занятьи. ячеек блока 1-3 буферной памяти. При занятости всех ячеек выдается сигнал "Буфер полный", который вызывает приостановку работ блока

12. Сигнал. снимается после чтения из блока буферной памяти следующего слова. Если же чтение иэ блока буферной памяти производится чаще чем запись, может наступить момент когда в блоке не останется ни одного слова. Тогда в блоке 11 вырабатывается сигнал "Буфер пустой", который переводит блок 4 в режим ожидания следующего слова, т.е. процесс обработки дисплейных команд при индикации изображения, выполняемый в прототипе одним процессором, в предлагаемом устройстве распределен между процессорами 3 и 9, .связанными через блок 13 буферной памяти, работающими под управлением блоков 4 и 12 соответственно.

Функции процессоров 3 и 9 распределяют исходя из требования, чтобы математическое ожидание времени обработки дисплейного файла аппаратурой, управляемой блоком 4, было по возможности более близким математичес. кому ожиданию времени обработки файла аппаратурой, управляемой блоком 12.

В зависимости от количества ячеек блока 13 буферной памяти и специфики отображаемьи данных (распределение графической и символьной информации, распределение линий чертежа по длинам и прочее) можно добиться квазисовмещенной работы процессоров 3 и 9, что в идеальном случае (при полном совмещении процессоров) позволяет сократить время обработки данных вдвое по сравнению с прототипом. .Чтение дисплейного файла из блока памяти 7 и индикация изображения продолжается до считывания слова, определяющего "конец дисплейного файла". Последнее заносится в блок

13 буферной памяти, в блоке 12 запускаются подпрограммы "начальной последовательности" IIO которым счет) чик 33 (фиг.5) переводится в исходное состояние. Анализируется наличие запросов на прием команды от ЭВМ либо от клавиатуры 6. По запросу запускается подпрограмма приема команды, а затем подпрограмма выполнения команды, за исключением команд7 требуницих пересылки массивов данньм.

При отсутствии запросов или после обслуживания запроса начинается новый цикл чтения данных иэ блока 7 памяти.

При появлении кода "конец дисплейного файла" на выходе блока 13 в бло"

ice 4 запускается подпрограмма, по которой на экране индицируется маркер (указатель) на месте, определяемом блока 4 управления на месте, определенном координатами маркера. Последние хранятся в одном из регистров общего назначения первого процессора

3. Оператор перемещает маркер нажатием соответствующей клавиши клавиа- туры 6. При этом в каждом P цикле регенерации (Р=2,3,4...) по коду от клавиатуры б, поступающему через узел 15, магистраль 14 и блок 13 изменяют координаты маркера на фиксированную величину в направлении, saдаваемом нажатой клавишей.

При вычерчивании линии ("резиновая нить") первый процессор 3 работает в режиме, по которому -координаты маркера сравниваются с текущими координа. тами луча, которые. изменяются по мере работы интерполятора 20 (фиг.2).

Сравнивается содержимое регистров координат маркера и текущих координат луча, находящихся в первом процессоре. По результату сравнения работа процессора 3 блокируется. Блок 12 управления пересылает адрес индицируеной памяти в счетчик 34 (фиг.5).

По этому адресу выполняется чтение из блока 7 памяти, а результат заносится в третий процессор 9, который изменяет координаты считанного вектора на фиксированную величину, задаваемую клавиатурой б. Затем скорректированное слово заносится в блок 7 памяти жения, который сохраняется до конца дисплейного файла . В последующих кадрах процесс повторяется до момента отпускания клавиши перемещения маркера.

Аналогично выполняются и другие операции редактирования изображения с помощью маркера.

Использование третьего процессора

9 для редактирования данных позволяет жения данных

При отображении реальных объектов предлагаемое устройство дает выигрыш по быстродействию, так как

Редактирование производится с по- * мощью управляемого. от клавиатуры маркера и функциональной клавиатуры.

Знак маркера высвечивается на экране

ЭЛТ после каждого цикла отображения дисплейного файла под управлением на реальных чертежах, схемах, рисун— ках подавляющее большинство линий (векторов) относится к диапазону до 30 мм, так как линии короче О, 1 от максимальной длины составляют

7 1111197 .8 координатами, хранящимися в одном из регистров первого процессора 3, после чего блок 4 управления переходит в режим ожидания.

В режиме ввода-вывода устройство 5 работает следующим образом.

Ввод-вывод данных выполняется по адресу, определяемому счетчиком 34 адреса (фиг.5). Исходный адрес ячейки памяти для ввода или вывода задает-10 ся по отдельной команде из ЭВМ по такту: коммутатор 29 (фиг.4) — регистр

27 — магистраль 14 — коммутатор 36 регистр 35 (фиг.5).

Ввод (вывод) данных осуществляется "на фоне" регенерации иэображения, т.е. в мультипрограммном режиме в следующей последовательности.

После чтения очередного слова из блока 7 памяти по адресу, записанному 20 в счетчике 33 его обработки в процессоре 8 и записи в блок 13 буферной памяти, блок 12 анализирует наличие запроса от ЭВМ (через блок 5 сопряжения) на ввод-вывод следующего слова данных из (в) ЭВМ. При отсутст-- мой ячейки с выходов блока 13 буфервии такого запроса изменяется на единицу содержимое счетчика 33 и осуществляется чтение нового слова данных аналогично описанному. При на- 30 личии запроса блок 12 переходит к выполнению подпрограмм ввода (вывода) одного слова данных из (в) ЭВМ по тракту: ЭВМ вЂ” узел 15 связи — магистраль 14 — блок 7 памяти, при вводе — З5 по тому же адресу, координаты маркера в прямом направлении, при выводе— изменяются по описанному алгоритму и в обратном. В конце пр6граммы к содер- Устройство переходит в режим отображимому счетчика .34 прибавляется "1".

После приема (выдачи) этого слова данных блок 12 переходит к подпрограм- 40 ме чтения данных для регенерации как описано по счетчику 33.

Ввод-вывод данных "на фоне" регенерации устраняет "пропадание" данных на экране на время ввода (вывода) дисплейного файла, обеспечивает возможность просмотра на экране динамики ввода-вывода и снимает ограничения повысить скорость редактирования на скоростные характеристики канала без ухудшения характеристик отобра-, связи с ЭВМ. 50

В режиме редактиревания устройство работает следующим образом.

9 111.1 более 90% от общего количества линий.

Кроме того, в предлагаемом устройстве расширены возможности автономного редактирования (по функциям и быстродействию), что обеспечивает реальную возможность организации мно, гопультовых систем.

197

1О

Технические преимущества от использования предлагаемого устройства позволяют существенно повысить производительность труда оператора, рабо5 тающего с устройством в системе, за счет сокращения времени ожидания ответа системы и сокращения числа обращений к центральной ЭВМ в связи с увели-. чением объема отображаемой информации.

1111197

К длокаи Уи 3 куО

Om Агока 4i

Фиг.2

Om Клока 8 к длокаи устройства глобия 5еадления от олокоо

1111197

Магис праль 1О

От Юлека 12

К &оку 12

0m Злака 6

Фигл иаамащралв ее А66юа и

Фси. 5

1цдщПК Заказ 6316/41 Тираж 446 Подписное фц щап HGO "Патент" ° r.Ужгород, упЛроектнвя, 4