Устройство для ввода-вывода информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам ввода-вывода информации цифровых вычислительных управляющих машин, работающих в реальном масштабе времени . Целью изобретения является повьш1ение достоверности ввода-вывода информации. Поставленная цель достигается за счет введения в состав устройства приемного регистра, блока мажоритарных элементов и группы логических элементов, обеспечивающих их взаимосвязь. При этом повьш1ение достоверности ввода-вывода информации обеспечивается за счет возможности сдвига информации в случае отказа одной или нескольких информаi ционных шин, определенных путем программного тестирования и мажори (Л тирования выходной информации. 5 ил.

СОЮЗ СОаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2 414 А1 (19) (111 (511 4 G 06 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763018/24-24 (22) 25.06.84 (46) 07.12.86. Бюп. У 45 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный .институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.И.Иванов, Ю.П.Жиляев и В.Е.Кладов (53) 681.327. 11(088.8) (56) Патент США В 4190898, кл. G 06 F 3/02, опублик. 1980.

Патент США У 3725804, кл. G 06 F 3/00, опублик. 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ (5?) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам ввода-вывода информации цифровых вычислительных управляющих машин, работающих в реальном масштабе времени. Целью изобретения является повышение достоверности ввода-вывода информации. Поставленная цель достигается за счет введения в состав устройства приемного регистра, блока мажоритарных элементов и группы ло> гических элементов, обеспечивающих их взаимосвязь. При этом повышение достоверности ввода-вывода информации обеспечивается за счет возможности сдвига информации в случае отказа одной или нескольких информационных шин, определенных путем программного тестирования и мажоритирования выходной информации. 5 ил, i 275414 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для ввода-вывода информации в цифровых вычислительных управляющих машинах, работающих в реальном масштабе времени..

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет обеспечения неискаженной информации и правильной адресации информации при отказе одной или нескольких линий информационной шины.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для ввода-вы- вода информации, на фиг. 2 — реализация блока мажоритарных элементов и его подключение к информационной шине, на фиг. 3 — диаграмма сигналов, характеризующая работу устройства при вводе информации в цифровую вычислительную машину (ЦВМ), на фиг. 4 — временная диаграмма сигналов при работе устройства на вывод информации, на фиг. 5 — алгоритм рабобы устройства при вводе информации ,в ЦВМ.

Устройство (фиг. 1) содержит мультиплексор 1, приемный регистр 2, приемопередатчик 3, третий элемент

ИЛИ 4, регистр 5 адреса ввода, блок

6 мажоритарных элементов, регистр 7 адреса вывода, блок 8 памяти, информационную шину 9, первйй 10, второй и третий 12 управляющие входы, четвертый 13 и пятый 14 управляющие входы, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, командный регистр 17, группу элементов ИЛИ 18., информационные входы !9, информационные выходы 20 и канал обмена с ЦВМ 21. В состав блока 8 памяти входят регистры 22 и триггеры 23.

Блок 6 (фиг. 2) содержит мажоритарные элементы 24, Кроме того, обозначены группы линий 25, по которым выдается адрес информационного входа и адрес информационного выхода (К групп), разряды 26 адреса информационного входа и адреса информационного выхода, линии (разряды) 27 информационной шины 9, сформированный адрес 28 информационного входа и информационного выхода, разряды

29 сформированного адреса информационного входа или выхода, N — разрядность информационной шины 9, m— разрядность адреса информационного входа или информационного выхода

35 устройства, К вЂ” число групп линий информационной шины 9, на которые выдается адрес (квадратными .скобками обозначена целая часть числа).

На фиг. 5 n — число подряд отказавших линий информационной шины 9.

Временные диаграммы сигналов на управляющих входах устройства 10-12 как при вводе, так и при выводе информации полностью соответствуют временной диаграмме унифицированного интерфейса микро-ЭВМ "Электроника-60".

В дополнение к сигналам на входах 10-12 с помощью командного регистра 17, запись в который происходит по фронту 1/О на первом входе 10, и элементов ИЛИ 15 и 16 формируются сигналы, определяющие канал ввода или вывода, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ. Эти сигналы формируются иэ двух старших . разрядов адреса, передаваемых по входам 13 и 14, соответствующим старшим разрядам внутренней информационной шины управляющей ЦВМ. Таким образом организуется двухуровневая адресация (старшие два разряда адреса определяют канал, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ, младшие служат для адресации внутри самого канала). Двухуровневая адресация, формирование. сигналов адресации из сигналов внутренней информационной шины ЦВМ и выдача.их в качестве управляющих обеспечивают обращение к любому каналу при отказе части линий информационной шины 9.

Устройство для ввода-вывода информации работает следующим образом.

Адрес информационного входа 19, с которого вводится информация, выдается управляющей ЦВМ при обращении к каналу 21 и заносится в регистр 5, с выхода которого адрес поступает на адресные входы мультиплексора 1.

Запись в регистр 5 происходит по фронту 1/О сигнала на входе 10, считывание — по нулевому сигналу на выходе элемента ИЛИ 15. Информация с выбранного информационного входа 19 сразу же записывается в регистр 2 по появлению нулевого уровня сигнала на выходе элемента ИЛИ 15. Ввод в управляющую ЦВМ происходит по появлению нулевого уровня сигнала одновременно на выходе элемента ИЛИ 15 и на входе 1 l устройства (вход

"Ввод" ), связанных с управляющими з 127 входами приемопередатчика 3. При выводе из ЦВИ информации (управляющего слова) в канал 21 она поступает через блок 8 памяти на информационный выход 20 устройства с адресом, записанным ЦВМ в регистр 7, представляющий собой регистр с дешифратором на выходе, сигналы с которого поступают на первые входы элементов

ИЛИ 18, определяя выбор регистра 22 1р в блоке 8 памяти, в который при выводе управляющего слова происходит запись. Запись в регистр 7 происходит по фронту 1/О сигнала на входе 10 устройства. Запись в тот или иной регистр 22 блока 8 памяти йроисходит при наличии единичного сигнала на выходе соответствующего этому регистру элемента ИЛИ 18, появляющегося при одновременном наличии нулевых уровней сигналов на выходе элемента HJIH 18,, третьем входе 12 устройства (вход "Вывод ) и на выходе регистра 7 связанном с входом соответстУ вующего элемента ИЛИ 18. Регистр 7 25 постоянно открыт по выходу.

В цифровых управляющих системах особую важность имеет защита информационных шин (в устройстве — шина

9). которые включают в себя большое число линий. Всли число линий управления мало и их легко задублировать, то число линий информационной шины

9 может достигать сорока восьми и более. С информационной шиной 9 соединено большое число буферов (регистров, приемопередатчиков), отказы которых приводят к отказу линий, связанных с ними. Неисправность одной или нескольких линий информационной 4р шины 9 выявляется в результате тестового контроля, осуществляемого управляющей ЦВМ. В случае обнаружения неисправности линий информацион- . ной шины 9 производится идентификация отказавшей линии.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить ввод-вывод правильной информации в случае отказа части линий информационной шины 9. 50

Обеспечение правильной адресации информационных входов и выходов, При передаче адреса информационных входов 19 и выходов 20 шина 9 является функционально избыточной, 55 так как для адресации достаточно нескольких линий шины 9, а остальные не используются. Это позволяет вы5414 4 давать адрес информационных входов

19 и выходов 20 одновременно на три и более групп линий шины 9 и выделять правильный адрес с помощью блока 6 мажоритарных элементов. Число групп, на которые выдается адрес информационных входов 19 и выходов

20, определяется количеством информационных входов 19, выходов 20 и разрядностью шины 9. Как происходит выделение правильного адреса показано на фиг. 2. На выходе f-ro мажоритарного элемента 24, входы которого соединены с линиями, по которым передается f-й разряд адреса, формируется правильное значение этого разряда даже в случае отказа некоторых линий шины 9, Аналогично формируются и остальные разряды адреса.

К неправильной передаче адреса приводит отказ половины и более линий, соединенных с входами мажоритарного элемента 24, по которым передается один и тот же разряд адреса. Адреса информационного входа 19 и информа ционного выхода записываются соответственно в регистры 5 и 7.

Обеспечение ввода правильной информации.

Получение правильного кода входной информации имеет особую важность для управляющей IJBM в системе авто.матического регулирования, так как искажение даже младших разрядов этого кода приводит к существенному снижению качества регулирования.

Ввод правильной информации достигается аппаратным циклическим сдвигом с помощью регистра 2 вводимого цифрового кода. Циклический сдвиг записанного в регистр 2 цифрового кода входной величины происходит по окончании считывания управляющей ЦВМ информации с канала ввода (по фронту О/1 сигнала с выхода элемента

ИЛИ 4). В случае исправности всех линий шины 9 управляющая ЦВГ1 просто считывает код вводимой величины из регистра 2 через приемопередатчик 3.

В случае отказа одной из линий шины

9 управляющая ЦВМ считывает информа- цию из регистра 2 дважды: вводится сам код входной величины и он же, но циклически сдвинутый, что позволяет процессору получить верные значения разрядов кода входной величины, выдаваемых первоначально на неисправную линию шины 9. В случае

127>414

Управляющая ЦВМ вьдает управляющее слово одновременно на обе половины шины 9. Меньшая по сравнению с информационной шиной 9 разрядность управляющего слова допустима в связи с тем, что погрешность квантования по уровню, возникающая при переходе управляющего воздействия в аналого.вую форму, для систем автоматического управления с обратной связью невелика. В случае исправности шины

9 управляющее слово на информационные выходы подают с той или иной половины шины 9, при отказе одной или нескольких линий одной половины шины управляющее слово на информационные выходы 20 подается с исправной половины шины 9, при отказе обоих половин шины 9 управляющее слово подается с той половины, где отказали линии, соответствующие более младшим разрядам управляющего слова.

Половину шины 9, с которой подается управляющее слово на выходы 20, определяет младший разряд адреса информационного выхода, записанный в регистр 7, остальные разряды которо.го определяют непосредственно информационный выход, куда подается управляющее воздействие. Запись вьдаваемого управляющего слова в блок 8 памяти происходит по одновременному нулевому уровню сигналов на входе

12, на выходе элемента ИЛИ 16 и выходного сигнала регистра 7. Вьдача управляющего слова на.информационный выход 20 происходит с одного из двух регистров 22, определяемого сигналами с выходов триггеров 23, которые устанавливаются в то или иное положение в зависимости от младшего разряда адреса информационного выхода при записи управляющего слова в соответствующую пару регистров 22.

30 первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу записи приемного регистра, входу считывания регистра адреса ввода, первому управ35 ляющему входу приемопередатчика и первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вто" рым управляющим входом приемопередатчика и является вторым управляющим входом устройства, а выход соединен с тактовым входом приемного регистра, выходы мультиплексора соединены с информационными входами приемного регистра, выходы которого подключены

45 к информационным входам приемопередатчика, выходы которого подключены к входам блока мажоритарных элементов и информационным входам блока памяти и являются информационными

50 выходами устройства первой группы, выходы блока мажоритарных элементов соединены с информационными входами регистров адреса ввода и вывода, выходы регистра адреса вывода соединены с первыми входами соответствую- . щих элементов ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, а третьи входы отказа нескольких линий шины 9, управляющая ЦВМ столько же раз считывает код из регистра 2, получая зна-t чения самого кода входной величины и этого >ке кода, но циклически сдвинутого на один, два и более разрядов.

Алгоритм ввода информации приведен на фиг. 5, где п — число отказавших линий.

Обеспечение вывода правильной информации на информационные выходы. формула изобретения

Устройство для ввода-вывода информации, содержащее мультиплексор, информационные входы которого являются информационными входами устройства, регистр адреса вывода и регистр адреса ввода, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, вход записи регистра адреса ввода объединен с входом считывания регистра адреса вывода и является первым управляющим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, устройство содержит приемный регистр, блок мажоритарных элементов, командный регистр, первый, второй и третий элементы ИЛИ, группу элементов

ИЛИ, блок памяти и приемопередатчик, информационные входы командного регистра являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами устройетва, управляющий вход командного регистра соединен с вторыми входами первого и второго элементов

ИЛИ и является первым управляющим входом устройства, выходы командного регистра соединены соответственно с

26 .g

Нк(ЧIЮ) (К-4) Щ (Н1ф у-27

7 12754 объединены и являются третьим управляющим входом устройства, выходы элементов ИЛИ группы подключены к .соответствующим входам эаписи-счи14 8 тывания и выборки кристалла блока памяти, выходы которого являются информационными выходами устройства второй группы.

1275414

1275414

Вооо цирробого кода охоАпго сигнала с регисвра с6оига

Циклический сооиг ингоорнаиии хранящейся d ретсяре сдоига

Пд

Нея аоод инрорнаиии с регисвра сдоига

Циклический сдоиг инфорНаиии хфанацейся орегистре сдоига

Определение раярадоо ооодикого кода, соорЕетстдующих неисйраоно ираарядак ившина иирарнаиии

П П-1

П-а

Определение праоипоного кода &одного сигнала

Продслжение йпопнеж, програнмы регупиробания

Составитель С.Саламатов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Редактор О.Головач

Заказ 6560/39

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4