Цифровая логическая машина

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 558278

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.04.74 (21) 2021862/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) М. Кл а G 06F 15/20

Гасударственный камите

Саввта Иинистрав СССР аа делам изааретений и аткрытий (53) УДК 681.14(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Гизила, М. П. Зленко, Т. И. Москаленко и Ю. П. Соборников 1

Институт автоматики (71) Заявитель — 1 (54) ЦИФРОВАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и можег быть использовано в качестве специализированной машины в

АСУ группой станков, переналаживаемой автоматической линией, интегрированным участком металлообрабатывающей, электронной и других отраслей промышленности, где широко применяется числовое программное управление (ЧПУ) и централизованное управление от 3ВМ, например для управления транспортно-накопительными системами деталей и инструментов.

Известна цифровая логическая машина (ЦЛМ), содержащая оперативное запоминающее устройство и устройство связи с объектами.

Недостатком известной ЦЛМ является низкая эффективность работы при управлении лоточно-тра нспортными,системами.

Наиболее близкой по техническому решению,к данному изобретению является цифровая логическая машина, содержащая микро.программное устройство управления, оперативное запоминающее устройство, полупостоянное запоминающее устройство и устройство связи с объектами, причем первый и второй выходы и первый вход,микропрограммного устройства управления соединены с первым и вторым входами и первым выходом оперативного запоминающего устройства, третий вход и второй выход оператив|ного запоминающего устройства связаны с первым выходом и,первым входом полупостоянного запоминающего устройства, а третий выход— с выходом цифровой логической машины, второй выход полупостоянного запоминающего устройства соединен с выходом цифровой логической машины, а второй вход — с третьим выходом микропрограммного устройства

10 управления.

К недостаткам известных ЦЛМ относится отсутствие аппаратного обеспечения приоритетного выбора алгоритмов для одновременно управляемых объектов и разделения машинного времени между ними и необходимость решения этих задач программным путем, что .приводит к увеличению объема памяти и непроизводительным, потерям машинного времени, и как следствие — к низкому

20 коэффициенту использования оборудования.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования оборудования.

Указанная цель достигается .тем, что устройство связи с объектами содержит блок

25 коммутаторов, блок буферных регистров, блок регистров первого уровня, блок адресных дешифраторов и регистр второго уровня, причем управляющие входы блока коммутаторов соединены с первыми выходами блока

30 адресных дешифраторов, информационные

558278 входы — с соответствующими входами цифровой,логической, машины, а выходы — с первыми входами блока буферных регистров, вторые входы которого связаны с соответствующими выходами оперативного запоминающего устройства, управляющие входы — с соответствующими выходами микропрограммного устройства управления, основные,выходы — с соответствующими входами оперативного запоминающего устройства, а дополнительные входы и выход — с соответствующими входом и,выходом цифровой логической машины, вторые выходы блока адресных дешифраторов связаны с cooTBåòñTBóþøèìè входами полупостоянного запоминающего устройства, а входы — с установочными входами регистра второго уровня и выходами блока регистров первого уровня, первые управляющие и,первые установочные входы которого соединены с соотBBTcTiBующнми,выходами микропрограммного устройства управлвния, вторые управляющие входы — с соответствующими входами цифровой логической машины и первыми управляющими входами регистра второго уровня, вторые управляющие входы которого связаны с соответствующими выходами микропрограммного устройства управления, а выходы — с соответствующими входами оперативного запоминающего устройства, вторые установочные входы блока регистров, первого уровня соединены с соответствующими .входами цифровой логической машины.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемой цифровой логической машины, где 1 — микропрограммное устройство управления (МУУ), 2 — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), 3 — полупостоянное запоминающее устройство (ППЗУ), 4— устройство связи с объектами (УСО), 5— блок коммутаторов (БК), 6 — блок буферных регистров (ББРг), 7 — блок регистров первого уровня .(БРг1), 8 — блок адресных дешифраторов (БДшА), 9 — регистр второго уровня (PrII).

Блок регистров первого уровня (БРг1) предназначен для .приема заявок на алгоритмы работы объектов управления, алгоритмы поиска .и алгоритмы связи с внешнимн устройствами. Заявки формируются внешними сигналами,по вторым установочным входам или,сигналами от МУУ, формируемыми в процессе решения других алгоритмов, до первым установочным входам.

Регистр второго уровня (PrII) предназначен для:приема заявок на выполнение центральным устройством логической обработки информации операторов алгоритмов. Заявки в РгП формируются БРг1 ло установочным входам фиксированных разрядов и первым управляющим входам от объектов управления, либо только ло установочным входам фиксированных разрядо в РгП путем опроса

БРг1 сигналами конца выполнения предыдущих алгоритмов от МУУ по первым управляющим входам и при наличии сигналов конца,цикла отработки от объектов по вторым управляющим входам, либо только сигналами конца выполнения предыдущих алгоритмов от МУУ по первым управляющим входам.

Блок адресных дешифраторов (БДшА) преобразует номер разряда регистра БРг1, который соответствует номеру позиции (станI0 ка) обслуживаемого объекта (детали), от которой пришла заявка, в адрес ППЗУ управляю щего слова этой. позиции.

Блок, коммутаторов (БК) предназначен для коммутации и передачи в блок буфер15 ных регистров (ББРг) и далее в ОЗУ соответствующей информации об обслуживаемых объектах (код номера детали, инструмента) на соответствующих позициях по сигналам от МУУ ло управляющим входам ББРг..

20 Микропрограммное устройство управления (МУУ) содержит последовательности микрокоманд, составляющие отдельным операторы алгоритмов, и предназначено для управления всеми блоками ЦЛМ в,режиме выполнения

25 соответствующих алгоритмов.

В ОЗУ хранятся макропрограммы, слова прерывания, промежуточные результаты, технологические маршруты, а также вся исходная информация об управляемой транспорт30 но-накопительной системе.

ППЗУ,предназначено для хранения адресов и констант, относящихся к позициям обслуживаемых объектов, необходимых для решения алгоритмов.

35 Принцип работы ЦЛМ основывается на следующих факторах: особенностью технологических алгоритмов управления является последовательное чередование машинных операторов (поиск и выдача задания объек40 гу управления) и механических циклов отработки задания объектом, поэтому прерывание машинного алгоритма осуществляется в конце каждого оператора по сигналу «Конец оператора», вход в прерванный алгоритм осу45 ществляется по сигналу от объекта управления, подтверждающему завершение предыду,щего цикла отрабо тки задания; естественные прерывания .в выполнении ЦЛМ управляющих алгоритмов используются для разделе50 ния времени ЦЛМ на решение операторов алгоритмов остальных объектов управления, а также решение других алгоритмов, не связанных с объектами управления; схемное выполнение,приоритетной иерархии алгоритмов

55 как в БРг1 внутри группы алгоритмов для каждого объекта, управления, так и в РгП между всеми программно реализуемыми

ЦЛМ алгоритмами, определяемое технологической важностью и очередностью алгоритмов, обеспечивается непосредственной, связью .выходов БРг1 с установочными входами фиксированных разрядов PrII.

Выбор заявки на алгоритм в БРг1 осуществляется циклическим опросом групп разря65 дов соответствующеГо, регистра заявок из

558278

БРг1 и записью «1» (заявки) в соответствующий выбранному алгоритму разряд РгП.

Таким образом, заявки в РгП становятся в очередь к ЦЛМ.

Выбор заявки в РгП производится по сигналам конца оператора, имеющимся в конце каждого оператора всех алгоритмов, путем циклического опроса разрядов РгП по вторым,управляющим входам от ММУ; каждому разряду регистра соответствует, своя ячейка слова прерывания в ОЗУ, в,которой записан адрес очередного оператора в алгоритме..

ЦЛМ работает, следующим образом.

В текущий момент времени в конце выполнения последнего оператора,в алгоритме работы, например, первого объекта управления при поступлении по вторым управляющим входам сигнала конца цикла работы данного объекта и по первому управляющему входу сигнала, «Конец,алгоритма» от МУУ 1 производится опрос разрядов регистра БРг1 заявок на алгоритмы работы данного объекта управления.

Если в регистре нет заявок (нули во всех разрядах), то опрос, повторяется до тех пор, пока в регистре не возникнет .хотя бы одна заяв|ка (единичное состояние разряда).

Пусть заявка была выбрана во втором разряде регистра, в котором записана по второму установочному входу заявка,от первой позиции обслуживаемого объекта на алгоритм работы первого транспортного объекта управления. При этом соответствующий дешифратор адреса БДшА устанавливается в состояние «1», которое гФо второму выходу пересылается,в регистр-счетчик адреса

ППЗУ 3, после чего в регистр числа ППЗУ считывается уп равляющее слово, относящееся .к первой позиции, от которой по второму установочному входу, поступила заявка на алгоритм; первый выход соответствующего дешифратора БДшА 8 управляет пересылкой кода об служиваемого объекта, поступающего по информационным входам через коммутатор блока коммутаторов БК 5 по первому входу в буферный регистр ББРг 6, который будет использоваться при выполнении алгоритма работы первого объекта управления; сигналом выбора заявки по второму управляющему входу во второй разряд РгП 9 заявок на операторы записывается «1», этим же сигналом запрещается дальнейший опрос р егистр à, (БРг1),7.

Таким образом, алгоритм работы первого объекта управления, обслуживающего первую позицию, стал в очередь к устройству логической обработки информации ЦЛМ.

В момент времени, работы ЦЛМ в конце выполнения текущего оператора МУУ 1,выдает сигнал «Конец оператора» для опроса

РгП 9 заявок на новый оператор для выполнения его ЦЛМ. Алгоритмы в регистре, схемко выстроены в порядке возрастания их номера приоритета. Если в,первом разряде не было заявки с высшим приоритетом, то вы5

65 бирается заявка из второго разряда. При этом дешифратор адреса ОЗУ 2, связанный с регистром адреса ОЗУ 2, устанавливается в состояние,«2», соответствующее адресу текущего слова прерывания для выбранного алгоритма. В момент выбора заявки код дешифратора адреса ОЗУ пересылается в регистр-счетчик адреса ОЗУ 2, опрос,РгП 9 запрещается и выбранный разряд устанавливается в «0».

Содержимое текущего слова прерьгвания, т. е. адрес первого оператора алгоритма в

ОЗУ очитывается в регистр числа ОЗУ 2, а оттуда по сигналам местного устройства управления, пересылается в регистр-счетчик адреса ОЗУ. В регистр числа считывается адрес записанной в МУУ 1 первой микрокоманды, .который пересылается в регистр адреса

КУУ .1, адрес второй и последующих микрокоманд формируется самим МУУ. Начинается выполнение первого оператора алгоритма, содержаюего ряд операций: например, выдача из регистра числа ППЗУ 3 по второму выходу объекту управления координат первой позиции и других данных; перезапись ,кода обслуживаемого объекта из буферного регИстра ББРг 6,в фиксированную ячейку ,промежуточной информации ОЗУ; прибавление «1»,к содержимому текущего слова,прерывания (адрес текущего слова прерывания содержится в дешифраторе адреса ОЗУ); выдача сигнала «Конец оператора», опрашивающего РгП 9 заявок на операторы.

После отработки задания объект управления выдает сигнал «Конец цикла», который подается на первые разряды РгП 9, относящиеся к алгоритмам работы .первого объекта управления и воздействует только на возбужденный регистром БРгI второй разряд, устанавливая его в,«1».

Во время очередных циклов опроса PrII 9 при отсутствии заявок с более высоким приоритетом производится выбор заявки во втором разряде, обращение к текущему слову ,прерывания и выполнение оператора начатого алгоритма.

Оператор определяет адрес следующей позиции маршрута объекта управления и содержит следующие опер ации: пересылка из фиксированной ячейки отсена промежуточной информации ОЗУ кода обслуживаемого объекта в буферный регистр ББРг 6; пересылка состояния соответствующего дешифратора адреса ОЗУ из БДшА 8 в регистр адреса ППЗУ и считывание в регистр числа

ППЗУ управляющего слова, относящегося к первой позиции обслуживаемого объекта; пересылка из регистра числа ППЗУ в регистрсчетчик адреса ОЗУ адреса начальной ячейки отсека ОЗУ технологических маршрутон; обращение к начальным ячейкам маршрутов, в которых записаны коды обслуживаемых объектов, сравнение их содержимого с ,кодом обслуживаемого объекта в буферном регистре ББРг 6; по сигналу сравнения оста558278 ноЬ поиска и обращение к ячей1ке маршрута, содержащей счетчик слов ло марш руту; обращение к ячейке маршрута, адрес которой записан в счетчи1ке слов, и считывание в регистр числа ОЗУ управляющего слова маршрута; пересылка из регистра числа ОЗУ 2 ,кода номера следующей, позиции по маршруту в регистр адреса ППЗУ 3 и обращение к управляющему слову позиции; выдача из регистра числа ППЗУ координат следующей .позиции и других данных объекту,уп!равления; добавление «1» к текущему слову,прерывания; выдача, сигнала «Конец оператора —:конец алгоритма» для опроса PrII 9 и опроса после прихода сигнала «Конец,цикла» от объекта управления Рг заявок на алгоритмы работы первого объекта управления

ВРг1.

Аппаратная реализация режима разделения машинного времени между алгоритмами одновременно управляемых объектов повышает,коэффициент использования оборудования ЦЛМ по сравнению с существующими

ЭВМ за счет со1сращения непроизводительных,потерь машинного, времени и объема памяти. Применение ЦЛМ, в частности, для управления транспортно-накопительными системами деталей и инструментов в АСУ интегрированными участками и переналаживаемыми линиями мелко- и среднесерийных производств металлообрабатывающей промышленности, обеспечивает повышение коэффиц иента загрузки технологического оборудования за счет сокращения межоперационного времени в технологических маршрутах обработки деталей на участках и в линиях с большим количеством станочных агрегатов.

Формула изобретения

Цифровая логическая машина, содержащая микропрограммное устройство управления, оперативное запоминающее устройство, полупостоянное запоминающее устройство и устройство связи с объектами, причем первый и второй выходы и первый вход микропрограммного устройства .управления соединены с первым и вторым входами и первым выходом оперативного запоминающего устройства, третий вход и второй выход опера5

З0

50 тинного запоминающего устройства связаны с,первым выходом и первым входом лолупостоянного запоминающего устройства, а третий выход — с,выходом цифровой логической машины, второй выход полупостоянного. запоминающего устройства соединен с выхо дом цифровой логической машины, а второй вход — e третьим выходом микропрограммного устройства, управления, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с цеЛью, повышения коэффициента использования оборудования, устройство связМ с объектами содержит блок коммутаторов, блок буферных регистров, блок регистров,первого уровня, блок адресных дешифраторов и регистр второго уровня, причем управляющие входы блока,коммутаторов соединены с первыми выходами блока адресных дешифраторов, информационные входы — с соответств ющими входами цифровой логической,машкины, а выходы — с первыми входами блока буферных регистров,,вторые входы, которого. связаны с соответствующими выходами оперативного запоминающего устройства,управляющие входы — с соответствующими,выходами микропрограммного устройства упра1вления, основные, выходы — с соответствующими входами оперативного запоминающего устройства, а дополнительные вход и,выход — с соответствующими,вход ом и вых од ом цифровой, логической машины, вторь е выходы блошка адресных дешифраторов связаны с соответствующими входами,полупостояиного запоминающего устройства, а входы — с установочными входами регистра второго уровня и выходами блока регистров первого уровня, первые управляющие и первые установочные входы которого соединены с,соответствующими выходами микропрограммного устройства управления, вторые управляющие входы — с соответствующими входами цифровой логической машины и первыми управляющими входами регистра второго уровня,,вторые управляющие входы которого связаны с соответствую щими выходами микропрограммного устройства управления, а выходы — с:соответствующими входами оперативного запоминающего устройства, вторые установочные входы блока регистров первого уровня соединены с соответствующими входами цифровой логиче ской машины.

558278

I (1 ! (l

Составитель А. Горностаев

Редактор Н. Каменская . Техред М. Семенов Корректор Е. Хмелева

Заказ 1258/13 Изд. № 451 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2