Многоканальное устройство для сопряжения источников информации с вычислительной машиной

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ИСТОЧНЖОВ ИНФОРМАЦИИ С ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, три триггера, два , группу узлов элементов И, четыре элемента И, а в каждом каНале - сумматор, два буферных регистра, первый и второй узлы элементов И, выходы которых соединены с входами первого узла элементов ИЛИ, два триггера, третий и четвертый узлы элементов И, элемент задержки , выход которого соединен с входом первого узла элементов И, о т личающееся тем,что,с целью . повышения коэффициента использования оборудования, в него введены три счетчика , два коммутатора, элемент ИЛИ, а в каждый канал - память, три счетчика , коммутатор, два узла элементов ИЛИ, элемент ШШ, два элемента И-НЕ, причем группа информационных входов устройства через первьШ узел элементов ШШ соответствующего канала сое . динен с входами б)ферных регистров того же канала, выходы которых через коммутатор того же канала соединены с соответствующим деформационным выff ; k bJiSil Bf ходом устройства и входом сумматора того же канала,выход которого является соответствую1цим контрольным выходом устройства, первая группа синхронизирующих сходов устройства соединена с входами элемента ИЛИ узлов элементов И группы и входами второго узла элементов И, элемента задержки и первого счетчика соответствующего канала, вторая группа синхронизирующих входов устройства через элемент ИЛИ соответствующего канала соединена с входами элементов И-НЕ и второго счетчика того же канала, выход элемента ИЛИ через первый элемент И соединен с входами первых счетчика и триггера, выход ко (Л торого через второй счетчик соединен с: с входом второго узла элементов И всех каналов, выходы генератора импульсов соединены с входами второго счетчика и второго и третьего элементов И, выход второго элемента И через соединенные последовательно первый счетчик и схему сравнения соединен с входами первого и второго № Jd триггеров, выходы второго триггера соединены с входами второго элемента N0 И И узлов элементов И группы, выходы : которых через первый регистр соеди-г нены с, входами буферных регистров соответствуюц;их каналов, управляющий вход устройства через первый комму татор соединен с входами первых регистра и элемента И. второго триггера , второго регистра и третьего триггера , выход которого соединен с входами второго KOMT-iyTaTopa, третьего элемента И и с входами коммутатора, первого триггера и третьего счетчика

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а91 4 (В

3(50 О 06 Р 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЪЙМ1К1,1; „ . <„.ì

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 365815 1/24-24 (22) 14.11.83 (46) 30.09.84. Бюл.II - 36 (72) В.В.Аедоницкий, В.A.Алексеев, В.А,Воробьев и Е.A.Ëåëåêîâ (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 926645, кл. G 06 F 3/04, 1980 °

2. Авторское свидетельство СССР

II- 943695, кл. С 06 F 3/04, 1980 (прототип). (54) (57) 11НОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРИАПИИ

С ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, три триггера, два регистра, группу узлов элементов И, четыре элемента

И, а в каждом канале — сумматор, два буферных регистра, первый и второй узлы элементов И, выходы которых соединены с входами первого узла элементов ИЛИ, два триггера, третий и чет вертый узлы элементов И, элемент задержки, выход которого соединен с входом первого узла элементов И, о тI л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью, r повьппения коэффициента использования оборудования, в него введены три счетчика, два коммутатора, элемент ИЛИ, а в каждый канал — память, три счетчика, коммутатор, два узла элементов

ИЛИ, элемент ИЛИ, два элемента И-НЕ, причем группа информационных входов устройства через первый узел элемен. тов ИЛИ соответствующего канала сое:динен с входами буферных регистров того же канала, выходы которых через коммутатор того же канала соединены с соответствующим деформационным вы- ходом устроиства и входом сум-матора того же канала, выход которого является соответствующим контрольным выходом устройства, первая группа синхронизирующих входов устройства соединена с входамп элемента

ИЛИ узлов элементов И группы и входами второго узла элементов И,:элемента задержки и первого счетчика соответствующего канала, вторая группа синхронизирующих входов устройства через элемент ИЛИ соответствующего канала соединена с входами элементов И-НЕ и второго счетчика того же канала, выход элемента ИЛИ через первый элемент И соединен с входами первых счетчика и триггера, выход которого через второй счетчик соединен с входом второго узла элементов И С» всех каналов, выходы генератора импульсов соединены с входами второго Я счетчика и второго и третьего элементов И, выход второго элемента И через соединенные последовательно первый счетчик и схему сравнения соединен с входами первого и второго триггеров, выходы второго триггера соедийены с входами второго элемента

И и узлов элементов И группы, выходы которых через первый регистр соеди-. нены с входами буферных регистров со ответствующих каналов, управляющий вход устройства через первый коммутатор соединен с входами первых ре- Ь гистра и элемента И второго триггеУ ра, второго регистра и третьего триггера, выход которого соединен с входами второго коммутатора, третьего элемента И и с входами коммутатора, первого триггера и третьего счетчика каждого канала, выход которого и соответствующий управляющий вход устрой- 1 ва, через соединенные последовательно память и первый эЛемент И того же канала соединен с соответствующими синхрониэирующим выходом устройства, вы од третьего элемента И соединен с входами первого элемента И и третьего счетчика каждого канала и через третий счетчик - с входом третьего триггера и входами второго и третьего элементов И каждого канала, выход первого триггера, каждого канала соединен с соответствующим входом четвертого элемента И, выход которого через второй коммутатор соединен с управляющим выходом устройства, выход второго регистра соединен с входом схемы сравнения, выходы первого регистра соединены с входами первого триггера и второго счетчика каждого канала, выходы второго счетчика каждого кана1, ла соединены с входами третьего и четвертого узлов элементов И и входами первого и второго триггеров того же

tt1642a канала,, первый выход второго триггера кажцого каНала соединен с входами второго элемента И, третьего узла элементов И и через первый элемент И-НЕс входом первого буферного регистра того же канала, второй выход второго триггера каждого канала соединен с входами третьего элемента И, четвер1 того узла элементов И и через второй элемент И-НŠ— с входом второго буферного регистра того же канала, выходы второго элемента И и четвертого узла элементов И каждого канала через второй узел элементов ИЛИ того же канала соединены с входом второго буферного регистра того же канала, выходы третьего элемента И и третьего узла элемента И каждого канала через третий узел элементов ИЛИ того же канала соединены с входом первого буферного регистра того же канала, выход первого счетчика каждого канала соединен с входом первого ! узла элементов И того же кана—

iha.

Изобретение относится к вычисли, тельной технике и может быть использовано в системах обработки многоканальной информации, поступающей в вычислительную машину (BM) от удаленных несинхронизированных между собой групп источников.

Известно многоканальное устройство для сопряжения источников информации с цифровой вычислительной машиной, содержащее блок формирования адреса, блок памяти, генератор, три регистра, элемент ИЛИ, коммутаторы, триггер, а в каждом канале — коммутатор, три регистра, память, два триггера, элементы ИЛИ, И (13

Недостатки этого устройства обус.ловлены большим объемом аппаратурных затрат и отсутствием привязки информационных потоков к времени.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многоканальное устройство для сопряже» ния, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, три триггера, два регистра, группу узлов элементов И, четыре элемента И, а в каждом канале сумматор, два буферных регистра, первый и второй узлы элементов И, выхо" ды которых соедйнеоы с входами первого узла элементов ИЛИ, два триггера, третий и четвертый узлы элементов И, 10 элемент задержки, выход которого соединен с входом первого узла элементов И f2)

Недостатком устройства-прототипа является его низкая эффективность ввода в ВМ асинхронных информационНЫХ ПОТОКОВ.

Устройство-прототип вводит информацию в ВМ непрерывно со скоростью ее поступления от внешних. источников.

20 Как правило эта скорость существенно ниже пропускной способности каналов ввода /вывода (вв/выв) BM. Однако максимальная пропускная способность . каналов вв/выв не достигается, так как эти каналы Оказываются занятыми

3 !116 в основном вводом информации только от внешних источников и не могут производить внутримашинные и другие обмены информацией.

Цель изобретения — повышение коэффициента использования оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для

10 сопряжения источников информации с вычислительной машиной, содержащее генератор импульсов, схему сравнения, три триггера, два регистра, группу узлов элементов И, четыре элемента

И, а в каждом канале — сумматор,два

t5 буферных регистра, первый и второй узлы элементов И, выходы которых соединены с входами первого узла элементов ИЛИ два триггера, третий и четвертый узлы элементов .И, элемент за- 0 держки, выход которого соединен с входом первого узла элементов И, введены три счетчика, два коммутатора, элемент

ИЛИ, а в каждый канал — память,три счетчика, коммутатор, два узла элемен25 тов ИЛИ, элемент ИЛИ, два элемента

И-НЕ, причем группа информационных входов устройства через первый узел элементов ИЛИ соответствующего канала соединена с входами буферных регистров того же канала, выходы которых через коммутатор того же канала соединены с сответствующим информационным выходом устройства и входом сумматора того же канала, выход кото-35 рого является соответствующим контрольным выходом устройства, первая группа синхронизирующих входов устройства соединена с входами элемента.

ИЛИ узлов элементов И группы и вхо- 40 дами второго узла элементов И, элемента задержки и первого счетчика соответствующего канала, вторая группа синхронизирующих входов устройства через элемент ИЛИ соответствующего канала соединена с входами элементов

И-НЕ и второго счетчика того же. канала, выход элемента ИПИ через первый элемент И соединен с входами первых счетчика и триггера, выход которого 50 через второй счетчик соединен с входом второго узла элементов И всех каналов, выходы генератора импульсов соединены с входами второго счетчика и второго и третьего элементов И, вы-55 ход ..второго элемента И через соединенные последовательно первый счетчик и схему сравнения соединен с вхо423 4 дами первого и второго триггеров,выходы второго триггера соединены с входами второго элемента И и узлов элементов И группы, выходы которых через первый регистр соединены с входами буферных регистров соответствуюших каналов, управляющий вход устройства через первый коммутатор соединен с входами первых регистра и элемента И, второго триггера, второго регистра и третьего триггера, выход которого соединен с входами второго коммутатора, третьего элемента И и с входами коммутатора, первого триггера и третьего счетчика каждого канала, выход которого и соогветствующий управляющий вход устройства через соединенные последовательно память и первый элемент И того же канала соединен с соответствующим синхронизирующим выходом устройства, выход третьего элемента И соединен с входами первого элемента И и третьего счетчика каждого канала и через третий счетчик — с входом третьего триггера и входами второго и третьего элементов И каждого канала, выход первого триггера кажФдого канала соединен с соответствующим входом четвертого элемента И,выход которого через второй коммутатор соединен с управляющим выхОдом устройства, выход второго регистра соединен с входом схемы сравнения, выходы первого регистра соединены с входами первого триггера и второго счетчика каждого канала, выходы второго счетчика каждого канала соединены с входами третьего и четвертого узлов элементов И и входами первого и второго триггеров того же канала, первый выход второго-триггера каждого канала соединен с аходами второго элемента И, третьего узла элементов И и через первый элемент И-НŠ— с вхо,", дом первого буферного регистра того же канала, второй выход второго триггера каждого канала соединен с выходами третьего элемента И, четвертого узла элементов И и через второй элеР мент И-HE — с входом второго буферного регистра того же канала, выходы второго элемента И и четвертого узла элементов И каждого канала через второй узел элементов ИЛИ того же канала соединены с входом второго буферного регистра того же канала, вы.ходы третьего элемента И и третьего узла элементов И каждого канала че1!16423 реэ третий узел элементов Ю1И того же канала соединены с входом первого буферного регистра того же канала,, выход первого счетчика каждого канала соединен с входом первого узла эле- 5 ментон И того же канала. На чертеже пр. ведепаблок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор импульсов, счетчики 2-4, регистры !

О

5 и 6, триггеры 7 — 9, схему 10 срав- нения, группу узлов 11элементов И, коммутаторы 12 и !3, элемент ИЛИ 14, элементы И 15-18, каналы 19. Каждый канал 19 содержит память 20, сумматор 21, буферные регистры 22 и 23, триггеры 24 и 25, счетчики 26-28, узлы 29-31 элементов ИЛИ, узлы 32-35 элементов И, элемент ИЛИ 36, элементы И 37-39, коммутатор 40, элементы

И-HF. 41 и 42, элемент 43 задержки, согласующие узлы 44-50.

Устройство работает следующим образом.

Все источники информации опрашиваотся примерно с одинаковой частотой„ которая для каждого из источников задается тактовыми импульсами (ТИ), поступающими через вторые тактовые входы. 30

Однократный опрос всех источников информации одной группы образует кадр, который сопровождается .кадровым импульсом (КИ), поступающим на входы первые тактовые ° 35

Каждая группа источников информации обслуживается своим каналом 19 и синхронизируется своим генератором импульсов, расположенным вместе с источниками информации И. Поэтому (с 4О учетом .нестабильности генераторов импульсов, произвольности момента начала опроса источников информации в каждой группе, а также задержек передачи через линии связи) КИ поступают 45 в разные каналы в произвольные моменты времени. Для одновременного ввода информации в ВМ со всех каналов необходимо произвести выравнивание моментов окончания загрузки регистров 22 и 23 всех каналов к единому моменту времени, с которого может быть начат этот ввод,,В работе устройства следует вьщелить два основных режима работы— пбдготовительный и рабочий.

Подготовительный режим начинается с момента записи кода времени в регистр 6, поступающего из ВМ через коммутатор 12 и определяющего максимальное значение временного интервала, .необходимого для ввода одного массива информации в ВМ. Одновременно с подачей кода времени Bii снимает сигнал прерывания ввода, поступающий на элемент И 15, триггер 8 управления, регистр 5 разрешения ввода. и триггер 9 считывания, снимая их блокировку и обеспечивая готовность устройства к работе. В каждом канале вторые синхросигналы через согласующие узлы 45 поступают на элемент ИЛИ 14, с выхода которого через элемент И 15 обьединенный поток синхросигналов поступает на входы установки "О" счетчика 2 тактов и триггера 7 управления. Счетчик 2 тактов предназначен для измерения длительности временных интервалов между кадровыми синхросигналами. Он подсчитывает тактовые импульсы, поступающие с выхода генератора 1 импульсов через элемент И 16 при наличии разрешающего сигнала с триггера 8, предварительно установленного в исходное положение сигналом прерывания ввода. Схема 10 сравнения формирует сигнал при совпадении кодов счетчика 2 и регистра 6, т.е. при обнаружении временного интервала между первыми сиихросигналами, равного или превышающего заданную длительность, определенную значением кода, записанного иэ BM в регистр 6.

Сигнал совпадения поступает на входы триггеров 7 и 8, изменяя их состояние.

С этого момента триггер 8 блокирует элемент И 16, запрещая подачу на счетчик 2 импульсов с генератора 1. Сигналом с другого выхода триггер 8 разрешает через узлы 11 выдачу первых синхроимпульсов на регистр 5. С выхода регистра5 сигналы разрешения поступают в каждом канале на входы счетчика 27 адреса записи, триггера 24 готовности, регистров 22 и 23, снимая их блокировку и переводя в рабочий режим. Триггер 7 готовности опорным первым синхросигналом, пришедшим после сигнала совпадения с выхода схемы

10 сравнения, вновь устанавливается в исходное состояние, формируя на своем выходе импульсный сигнал, который поступает на вход установки "О" счетчика 3 времени задержки, который подсчитывает тактовые импульсы с выхода генератора 4, формируя тем самым код времени задержки поступления

1116423 8 первых синхросигналов относительно опорного первого синхросигнала.

Рабочий режим устройства обеспечивает запись и считывание информации в регистрах 2? и 23 поочередно накапливающих и считывающих массивы данных в объеме одного кадра информации. Запись информации осуществляется следующим образом.

Информационные сигналы в виде мно- 10 гоканального цифрового потока, от группы источников информации на информационный вход канала и через узел 44 подаются на вход узла 29. На другие входы узла 29 поступают с выходов 15 узлов 32 и 33 элементов И соответственно код времени задержки и код текущего номера кадра с выходов счетчика 3 и счетчика 26 кадров. Код текущего номера кадра формируется счет- 20 чиком 26 путем подсчета первых синхросигналов, поступаемых через узел 45.

Ввод кода текущего номера кадра в информационный поток осуществляется узлом 29 в момент поступления задержан-25 ного кадрового импульса с элемента

43 задержки, задержка в котором равна половине периода вторых синхроимпуль сов. Ввод кода времени задержки осуществляется узлом 29 в момент поступ-30 ления первого синхросигнала.

Сформированный информационн»»й поток с выхода узла 29 записывается в регистры 22 и 23, которые работают в так называемом "режиме качелей": оба работают в одном из двух режимов— пока в одном накапливается информация, иэ другого уже накопленная информация передается в ВМ; затем режимы работы меняются на противополож- 40 ные.

Первые синхросигналы, поступающие

iна вход канала через узел 46, а также задержанные вторые синхросигналы с выхода элемента 43 задержки объеди-45 няются на элементе ИЛИ 36 и далее поступают на вход счетчика 27 адреса записи и входы элементов И-НЕ 41 и 42.

Сигнал разрешения поступает на счет.— чик 27 адреса записи и снимает его 50 блокировку по входу установки "0".

После этого счетчик 27 начинает формировать код адреса записи информации, который поступает с его выхода через узлы 34, 35, 30 и 31 на входы 55 регистров 22 и 23. Управление режимами записи и считывания осуществляется сигналами с триггера 25 переполнения, работающего в счетном режиме от сигналов переноса счетчика 27.

После записи массива информации.,в объеме одного кадра триггер 25 закрывает входы узла 35 элемента И 39, элемента И-НЕ 42 и открывает входы узла

34, элемента И 38, элемента И-HE 41, обеспечивая тем самым перевод регистра 22 в режим записи путем подачи на него кода адреса записи и первых синхросигналов, а также подготавливая регистр 23 для режима считывания.Кроме того, сигнал переноса подается на триггер 24 готовности, который при

его поступлении формирует сигнал готовности канала к выходу информации в ВМ, который поступает на элемент

И 18, который при наличии указанных сигналов формирует сигнал запроса ввода, поступающий через коммутатор 13 в BM. Ответом BM на сигнал запроса ввода является сигнал разрешения ввода, поступающий на вход триггера 9 через коммутатор 12. Триггер 9 формирует сигнал строба считывания, который с его выхода поступает на элемент

И 17, разрешая прохождение через него импульсов считывания с генератора 1 импульсов на вход счетчика 4 адреса считывания. Сигнал строба считывания поступает в качестве управляющего сигнала также в BM через коммутатор 13.

Сигналы кода адреса считывания с выхода счетчика 4 адреса считывания в зависимости от состояния триггера

25 переполнения поступают через один из элементов И 38, 39 и один иэ узлов

30, 31 на вход того регистра 22 и 23, который работает в режиме считывания, Считываемая информация через коммута- тор 40 поступает через узел 47 в ВМ.

Кроме того, выход коммутатора 4О соединен с входом сумматора 21 контрольных разрядов, контрольные разряды в котором вычисляются дополнением до нечетности передаваемых инфомационных сообщений. Сформированные контрольные разряды через узел 48 поступают в ВМ.

По окончании режима считывания счетчик 4 адреса считывания формирует сигнал переноса, который возвращает триггер 9 в исходное положение и снимает сигнал строба считывания. По заднему фронту указанного сигнала сбрасываются триггеры 24 готовности во всех каналах. Это в свою очередь, приводит к прекращению формирования сигнала запроса ввода на выходе элемен9 11164 та И 18. При прекращении сигнала с выхода элемента И 18 BM снимает сигнал разрешения ввода, и описанный процесс считывания и ввода информации в ВМ повторяется с момента формирования на вБ ходе. элемента И 18 очеред" ного сигнала запроса ввода.

Устройство обладает возможностью по инициативе ВМ производить в каждом канале селетивную синхронизацию толь- 10 ко части информации, вводимой в BM.

Дпя этого используется счетчик 28 каналов, память 20, элемент И 37, узел

50. Управляющая информация, содержащая адреса каналов и признаки их пе- f5 редач, поступает от BM через узел 49 в память 20. При вводе информации в

BM производится считывание признаков передачи каналов из памяти 20 по адресам, пост лающим с выхода счетчика 20

28 каналов при наличии сигнала строба считывания. Формирование кода адреса осуществляется от сигналов тактовой частоты считывания, получаемых с .выхода элемента И 17. Считанные. с 25 выхода памяти 20 признаки передачи каналов стробируются на элементе И

37 сигналами тактовой частоты считывания и через узел 50 вводятся в

BM. 30

Ввод предложенным устройством в информационный поток меток времени дает возмо кность производить в BM межканальную обработку (например,взаимнокорреляционную) информации от 3g различных групп источников. Это снимает необходимость создания для ВМ, входящих в многомашинную вычислительную систему (ВС),системы единого времени, что позволит упростить програм-40 чное обеспечение и уменьшить аппара23 I0 турные затраты на ВС с одновременным увеличением процента полезной вычислительной загрузки используемых BM.

При скорости поступления информации в каждый блок сопряжения порядка нескольких сотен слов/ с и при объеме кадра, равном 600-800 двухбайтовых слов, ввод предлагаемым устройством информации в BM в виде массивов данных объемом, равным одному или нескольким кадрам, позволит уменьшить загрузку каналов ввода-вывода в селекторном режиме не менее, чем на 707 (по сравиению с пословным режимом ввода устройства-прототипа).

Таким образом, введение в многоканальное устройство для сопряжения с цифровой вычислетельной машиной дополнительных блоков и системных связей повышает эффективность использования BM за счет уменьшения времени, необходимого для осуществления операции ввода информации.

Использование предложенного устройства совместно с экспедиционным геофизическим вычислительным комплексом (ЭГВК) ПС-2000 дает возможность вводить в этот комплекс информацию по каналам прямого доступа в память, а не через его мониторную подсистему, что позволит высвободить для внут— рисистемных обменов время работы каналов ввода-вывода вычислительных комплексов CM-2, используемых в качестве мониторных подсистем ЦС-2000.

Кроме того, наличие меток времени, поступающих вместе с информацией в

ПС-2000, дает возможность производить межканальную обработку сигналов беэ применения спепиапьной аппаратуры синхронизации.! 116423

Составитель В .Аедоницкий

Техред А.Бабинец

Редактор М.Келемеш

Филиал IIIHI "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4

Заказ 6930/38 Тирал 698

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Корректор И.Эрдейи

Подписное