Адаптивное устройство для обработки информации

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i ц 65О 081. Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 аявлено 09.02.77 (21) 2450686/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 о1) Я Кл2

6 06F 15, 20

Государствеииый комитет (53) УДК 681.325 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Е. А. Дубовик и В. М. Сентюрин

Институт электронных управляющих машин (71) Заявитель (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ

Устройство относится к области вычислительной техник1и и телеметрии.

Известно устройство для обработки информации (1), недостатком которого является то, что при ограниченной пропускной способности оно равномерно опрашиваст (коммутирует) датчики (источники информации).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является адаптивное устройство для обработки информации, содержащее блок оперативной памяти, блок управления, два коммутатора, блок записи, блок считывания, арифметический блок, пять регистров, десять элементов И, четыре счетчика, два дешифратора, причем первый выход блока управления соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход блока управления через блок записи соединен с первым входом блока оперативной памяти, второй вход которого через блок считывания подключен к третьему выходу блока управления, первый выход блока оперативной памяти соединен со входом первого регистра, первый выход которого через первый элемент И соединен с первым входом второго регистра, второй вход которого подключен к второму выходу блока оперативной памяти, выход второго регистра через второй элемент И соединен с первым входом арифметического блока, второй вход которого через третий элемент И подключен к второму выходу первого регистра, в угодариф5 метического блока через четвертый элемент И соединен с третьим входом блока оперативной памяти, четвертый выходблока управления соединен с первым входом второго коммутатора, первый, второй, треlO тий и четвертый выходы ко-орого подключены соответственно к счетным входам первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выход первого счетчика соединен с информационным входом пятого элемента

15 И, выход четвертого счетчика соединен со входом первого дешифратора, выход третьего регистра соединен с информационнымпным входом шестого элемента И, упра вляющие входы первого — десятого элемен20 тов И соединены соответственно с пятым— четырнадцатым выходами блока управления, входы и выходы первого коммутатора являются соответственно входом и выходом у стр о йств а (2).

Основным недостатком этого устройства является ограниченная пропускная способность.

Цель устройства — повьппение быстрозО действия устройства.

65008i

Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены регистр, три счетчика и шесть элементов И, выход пятого элемента И соединен с четвертым входом блока оперативной памяти, выход второго счетчика через седьмой элемент И соедппен с пятым входом блока оперативной памяти, выход третьего счетчика через второй дешифратор и восьмой элемент И соединен с первым входом блока управления, выход первого дешифратора через девятый элемент И соединен со вторым входом блока управления и вторым входом, второго коммутатора, выход шестого элемента И соединен с первыми информационными входами пятого и шестого счетчиков, выход шестого счетчика через десятый элемент И соединен со вторым информационным входом пятого счетчика, выход которого соединен с информационными входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход одиннадцатого элемента И соединен с шестым входом блока оперативной,памяти, выход двенадцатого элемента И через четвертый регистр и тринадцатый элемент

И соединен с седьмым входом блока оперативной памяти, выход пятого регистра через четырнадцатый элемент И соединен с инфо|рмационным входом седьмого счетчика, выход которого через пятнадцатый элемент И соединен,с информационным входом третьего счетчика, выход шестого регистра через шестнадцатый элемент И соединен с информационным входом четвертого счетчика, управляющие входы с одиннадцатого по шестнадцатый элементов

И, шестого и седьмого счетчиков соединены с шестый;выходом блока управления, управляющий вход пятого счетчика соединен с управляющим входом четвертого счетчика, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с восьмым входом блока оперативной памяти, выход первого коммутатора соединен с третьим входом первого элемента И, входы третьего, пятого и шестого регистров являются управляющими входами устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства, которая содержит блок 1 оперативной памяти, блок 2 записи, блок 3 управления, блок 4 считывания, первый коммутатор 5, регистры 6 — 11, элементы И

12 — 27, два дешифратора 28, 29, арифметический блок 30, второй коммутатор 31, счетчики 23 — 38.

Суть работы устройства заключается в слежении за каждым значением измеряемых функций 5;(т) (j=l,...,m) с частотой, значительно превышающей пропускную способность системы (определяемую, как правило, каналом связи), т. е. слежение за каждым значением S,(т,) (i=0, 1, ..., и) происходит через интервалы Лт, (z=0,1,, с), Ariz<

G0

65 пропускной способности всей ствующпй системы.

На протяжении интервала At; выполняется вычисление абсолютных значений при= ращений I ASÄ (Ä) I каждой измеряемой (введенной) функции 5„(т). К моменту передачи дискретных значений 5;(т;) сравни= ваются значения суммарных приращений на каждом интервале Лт;=т; — т; 1 и вы= числяются максимальные значения сумм с

max, ЬЗ,.(-.,) . (1)

1 ) z=o

Максимальные значения приращений определяют выбор (для передачи) измеренных значений функций 5,(т;) к моменту времени t;, соответствующему пропускной способности системы. Затем аналогичная вычислительная процедура осуществляется для последующих моментов времени т,+i, ..., т„, причем максимальным значениям сумм (1) по окончании передачи присваивается нуль, тем самым происходит сдвиг начала отсчета переданных значений в последние зафиксированные значения

5 (т)

Показания датчиков S (<) заносятся в блок 1 оперативной памяти в массив Д, суммы разностей показаний датчиков заносятся в массив Р, передаваемые показания датчиков выбираются из массива П.

Массив П состоит из элементов, состоящих пз следующих величин: показания датчика и номера датчика, каждая величина элементов занимает первую ячейку памяти.

1lорядок следования элементов в массивах

Д, Р, П соответствует порядку съема показаний датчиков, начиная с нулевого номера.

Работа устройства состоит в выполнении четырех операций.

Операция 1. Установ устройства в исходное состояние. Эта операция выполняется с помощью операционной системы или программой начальной загрузки. При выполнении этой операции в счетчик 32 заносится адрес массива данных (Д), в счетчик 33 — адрес массива разностей (P), в регистр 8 — размер массива данных, в регистр 10 — размер передаваемого массива данных (П), в регистр 9 — адрес передаваемого массива П. Элементы массива данных и массива разностей устанавливаются в нуль. По окончании операции 1 осуществляется переход к операции 2.

Операция 2. Съем показаний датчиков, вычисление модулей разностей и их суммирование. Очередным сигналом блока Звторой коммутатор 31 устанавливается в положение 1. В этом положении коммутатор 31 включает параллельно входы счетчиков

32, 33, 35, 38.

При этом счетные входы счетчиков 32, 33 включаются на сложение +1, счетчика

38 — па сложение +2, счетный вход счет650081

10 чика 35 устанавливается в положение вычитания +1. Содержимое регистра 8 заносится через элемент И 18 в счетчик 34 и через элемент И 19 в счетчик 35.

Соде р>тсимое регистра 9 через элемент И

23 заносится в счетчик 37 и далее через элемент И 24 — в счетчик 38.

Следующей серией импульсов содержимое первой ячейки блока оперативной памяти, представляющее собой предшествующее показание очередного датчика, заносится в регистр 7.

Далее блоком 3 управления запускается первый коммутатор 5, и текущие данные с выбранного датчика заносятся через элемент И 12 во второй регистр 6 и через элемент И 13 в первую ячейку блока оперативной памяти. После этого из содержимого регистра 6 вычитается содержимое регистра 7, >и результат вычитания пз арифметического блока 30 через элементы И 15 и 12 заносится в регистр 6.

Следующей серией импульсов предшествуютцая сумма разностей из блока 1 считывается в регистр 7 и затем содержимое регистра 7 прибавляется к содержимому рсгистра 6, а результат из арифметического блока 30 через элемент И 15 заносится в блок 1.

После этого на входы счетчиков 32, 33, 35, 38 подается очередной счетный импульс, и осуществляется одновременная работа этих счетчиков.

Если при этом содержимое счетчика 35 оказалось не равным нулю, то осуществ,зяется переход в начало операции 2. Таким образом, операция 2 повторяется до тех пор, пока счетчик 35 не установится в нуль.

При появлении нуля ъ. счетчике 36 дешифратор 28 подает во второй коммутатор 31 и в блок 3 управления сигнал об окончании цикла выполнения операции 2, после чего осуществляется переход к операции 3.

Операция 3. Сортировка массива передаваемых данных по убыванию значений производной информации.

Эта операция необходима для того, чтобы выбрать К из Н показаний датчиков, соответствчющих максимальным значениям производной информации.

Сортировка осуществляется с помощью д вчх циклов, внутреннего и внешнего, вложенных один е другой.

Внчтренттий цикл состоит в выборе максимального значения производной информации — суммы разностей показаний некоторого датчика. По окончании очередного прохождения внутреннего цикла сортировки массива производной информации П в регистрах устройства находятся максимальное значение суммы разностей и номер датчика, которому соответствует эта сумма. Поэтому содержимое первых двух ячеек массива П заносится в те ячейки массива П, содержимое которых соответствует

Зо

55 максимальному зна . HIIIQ суммы разностей и содержимое которых нахо птся в регистрах устройства, После этого в первую ячейку массива П из массива Д заносится показание датчика, соответствующее максимальному значению суммы разностей, я во вторую ячейку массива П заносится ".пответствующий этолту значентпо номер датчика.

Затем размер массива П члтеттт..тттастся на

-1-2 ячейки, адрес его смещается от начала к концу на +2 ячейки и осчществ.ляется переход в начало внутреттнсго цикла.

По окончании внешнего цикла в головной тастп массива П первоначального размера н;:ходится массив передаваемых даттттьтх, соответствующих К ма «спмальным значениям производной информации нз т> показаний датчиков.

Операция сортировки осутпествляется следующим образом.

Псред первым прохожде пем внчтрснцего цикла сортировки данных включаются параллельно счетчттки 32, 33, 35, 38, при этом счетчики 32, 33. 3 > чстянявл»ватотcя в поло>кение вы тптяппя -т-1, я счетчик 38— в положение сложения +2 спгFIëëîм со второго коммутатора 31.

Перед началом первого прохождения впутреннсго цикла сортировки содер>кпмое регистра 8 заносится в счетчики 34, 35, содержи.тое регистра 10 — в счетчик 36, содержимое регистра 9 — в счет икп 37. 38.

После этого содержимое первой ячейки блока 1 оперативной памяти по адрссу в с тетчпкс 38 читается в регистр 7, а рсгистр 6 устанав.зивается в нчль. Зятем подается сигнал из блока 3 ня выполнение операции сравнения блокол 30. По этомл сигналу содержттмое регистра 6 сравнивается с содержимым регистра 7, В слл. тяе, если содержимое регистра 7 больше содержимого регистра 6, то число пз регистра 7 заносится в регистр 6, содержимое счстчпка 38 заносится в регистр 11, содержимое ячейки массива П по адресу в счетчике 38 со смешением + I заттосится в нчлевл ю ячейку блока 1, т. е. заносится номер датчика.

После этого осуществляется переход к выполнению последующей операции внутреннего цикла сравнения.

Если содержимое регистра 7 лтлтт ше H.71I равтто содержттлтолту регистра 6. то осчтцествляется переход к выполнению очередной операции внутреннего цикла сравнения.

Очередная операция внутреннего цикла сравнения состоит в том, что íà входы параллельно включенных счетчиков 32, 33, 35, 38 подается счетный импульс. при этом одновременно пз содержимого счетчиков

32, 33, 35 вычитает:я 1, а к содержимому счетчика 38 прибавляется 2.

650081

Внутренний цикл повторяется до тех пор, пока содержимое счетчика 35 не установится в нуль. При появлении нуля в счетчике 35 дешифратор 28 вырабатывает сигнал, поступающий через элемент И 21, блок 3 и второй коммутатор 31.

После этого по команде из блока 3 выполняются следующие перемещения информации.

Содержимое двойной ячейки массива П по адресу в счетчике 37 читается в регистры 6, 7. Содержимое ячейки массива Д по адресу в счетчике 32 со смещением в нулевой ячейке читается в ячейку массива П по адресу в счетчике 37, содержимое нулевой ячейки читается в ячейку массива П по адресу в счетчике 37 со смещением+1.

Содержимое регистров 6, 7 читается в двойную ячейку массива П по адресу в регистре 11. Таким образом, в массиве П максимальное значение суммарной разности заменилось на соответствующее показание выбранного датчика из массива Д.

После этого на входы параллельно включенных счетчиков 36, 34, 37 подается счетный импульс, одновременно из содержимого счетчиков 36, 34 вычитается 1, а из счетчика 37 вычитается 2. Если при этом содержимое счетчика 6 станет равным нулю, то дешифратор 29 выдает сигнал через элемент И 22 в блок 3, после чего работа блока сортировки заканчивается и осуществляется переход к операции 4 — пересылке данных.

Если содержимое счетчика 36 больше пуля, то содержимое счетчика 34 через элемент И 19 заносится в счетчик 38 и осуществляется переход в начало внутреннего цикла. Таким образом, внутренний цикл повторяется столько раз, сколько былоуказ а но в счетчике 36.

После первого прохождения внутреннего пикла в счетчиках 32, 33 находятся адреса начала массивов данных датчиков (Д) и массива с им разностей (P) соответственно. Эти значения счетчиков 32, 33 остаются без изменения до конца операции.

В результате сортировки (операции 3) в начальной части массива передаваемых результатов (П) находятся наибольшие показания датчиков, причем после каждого показания датчика во второй ячейке записан номер датчика, с которого снято показание.

Операция 4. Пересылка данных. В начале операции передается сигнал из блока 3 на входы элементов И 20 и 23. При этом в счетчик 36 заносится размер передаваемого массива в двойных ячейках, а в счетчик

38 заносится адрес этого массива, счетчики 36, 38 включаются параллельно.После этого осуществляется цикл чтения и передачи данных. Содержимое по адресу счетчике 38 на длине двойной ячейки считывается из блока 1 оперативной памяти и

65 передается через первый коммутатор 5 на выход устройства.

После этого с блока 3 подается счетный импульс, и к счетчику 38 прибавляется 2, а из счетчика 36 вычитается 1. Операция 4 повторяется столько раз, сколько указано в счетчике 36. При появлении нуля в счетчике 36 передача данных прекращается и осуществляется переход к операции 2.

Таким образом достигается увеличение скорости работы устройства адаптивного сбора и обработки информации и увеличение его пропускной способности.

Формула изобретения

Адаптивное устройство для обработки информации, содержащее блок оперативной памяти, блок управления, два коммутатора, блок записи, блок считывания, арифметический блок,,пять регистров, десять элементов И, четыре счетчика, два дешифратора, причем первый выход блока управления соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход олока управления через блок записи соединен с первым входом блока оперативной памяти, второй вход которого через блок считывания подключен к третьему выходу блока управления, первый выход блока оперативной памяти соединен со входом первого регистра, первый вход которого через первый элемент И соединен с первым входом второго регистра, второй вход которого подключен к второму выходу блока оперативной памяти, выход второго регистра через второй элемент И соединен с первым входом арифметического блока, второй вход которого через третий элемент

И подключен к второму выходу первого регистра, выход арифметического блока через четвертый элемент -И соединен с третьим входом блока оперативной памяти, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго коммутатора, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к счетным входам первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, выход первого счетчика соединен с информационным входом пятого элемента И, выход четвертого счетчика соединен со входом первого дешифратора, выход третьего регистра соединен с информационным входом шестого элемента И, управляющие входы с первого по десятый элементов И соединены соответственно с пятым выходом блока управления, входы и выходы первого коммутатора являются соответственно входом и выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены регистр, три счетчика и шесть элементов И, выход пятого элемента И соединен с четвертым входом блока оперативной памяти, выход второго счетчика через седьмой элемент И

650081

10 соединен с пятым входом блока оперативной памяти, выход третьего счетчика через второй дешифратор и восьмой элемент И соединен с первым входом блока управления, выход .первого дешифратора через девятый инвертор соединен со вторым входом олока управления и вторым входом второго коммутатора, выход шестого элемента И соединен с первым информационным входом пятого и шестого счетчиков, выход шестого счетчика через десятый элемент

И соединен со вторым информационным входом пятого счетчика, выход которого соединен с информационными вхолами одиннадцатого и двенадцатого элементов

И, выход одиннадцатого элемента И соединен с шестым входом блока оперативной памяти, выход двенадцатого элемента И через четвертый регистр и тринадцатый элемент И соединен с седьмым входом блока оперативной памяти, выход пятого регистра через четырнадцатый элемент И соединен с информационным входом седьмого счетчика, выход которого через пятнадцатый элемент И соединен с информационным входом третьего счетчика. выход шестого регистра чепез шестнадцатый элемент

И соединен с информационным входомчетвертого счетчика, управляющие входы с одиннадцатого по шестнадцатый элементов

И, шестого и седьмого счетчиков соединены с шестым выходом блока управления, управляющий вход пятого счетчика соединен с управляющим входом четвертого счетчика, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом первого элемента

И, выход второго элемента И соединен с восьмым входом блока оперативной памяти, выход первого коммутатора соединен с третьим входом первого элемента И, входы третьего, пятого и шестого регистров являются управляющими входами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 520594, кл. G 06F 15/20, 20.09.76.

2. Заявка ¹ 2397905/18-24, кл. G 06F

15/20, 01,09.76, по которой принято решение

25 о выдаче авторского свидетельства.