Устройство для сопряжения аналого-цифрового преобразователя с цифровой вычислительной машиной Советский патент 1984 года по МПК G06J3/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к средствам ввода измерительной информаци в цифровые вычислительные машины (ЦВМ) , и MojKeT быть использовано в системах автоматизации ядерно-физических и иных экспериментальных исследований и промышленных испытаний.

Известны устройства сопряжения аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с ЦВМ, в том числе АЦП, предназначаемых для анализа потоков случайных электрических импульсов, которые основаны на использовании промежуточных запоминающих устройств (ЗУ) между АЦП и ЦВМ для буферного запоминания поступающей от АЦП информации .

Устройства сопряжения могут работать при высоких интенсивностях входящего потока информации при одновременном облегчении режима функционирования ЦВМ, так как время регистрации данных АЦП независимо от ЦВМ, поток данных между буферным ЗУ и ЦВМ может быть сделан практически регулярным, причем данные могут быть организованы в блоки, часть алгоритма обработки информации, особенно та, что касается обработки каждого регистрируемого события, может быть реализована аппаратурно в устройстве сопряжения, что позволяет существенно сжать информацию, передаваемую в ЦВМ, и сделать более оптимальным алгоритм работы системы автоматизации измерений в целом fij .

Однако устройствам присущи недостатки, ограничивающие функциональные возможности по обработке регистрируемых событий в реальном масщтабе времени, определяемом высокой интенсивностью входящего потока данных.

Наиболее близким к изобретению по техническор5 сущности является устройство, содержащее промежуточный регистр, оборудованный двумя группами входов, причем первая группа входов является информационными входами устройства, связывающими его с АЦП, блок ввода внещних параметров, группа входов которого является входами сигналов внешних параметров, буферную память, устроенную так, что она может параллельно принимать информацию от промежуточного регистра и выдавать данные в ЦВМ, компаратор верхнего уровня, вспомогательный регистр

статусный регистр. Блоком ввода внешних параметров выполняется запис в слово данных, формируемое в промежуточном регистре, двоичного кода 5 номера входа устройства сопряжения, по которому в устройство поступает один из группы взаимоисключающих сигналов внешних параметров, а с помощью компаратора верхнего уровня

отсекаются события, значения кодов которых превьшают порог, предварительно устанавливаемый во вспомогательном регистре с помощью ЦВМ, что дает возможность редактировать изме5 ряемую информацию уже на этапе регистрации. Статусный регистр служит для задания режима работы устройства сопряжения со стороны ЦВМ и контроля состояния устройства посредством

20 ЦВМ 21.

Недостаток известного устройства состоит в том, что его структура ограничивает возможности предобработки информации в реальном масштабе

25 времени, необходимой для оптимального функционирования измерительных систем. Для систем автоматизации измерений случайных потоков электрических импульсов наиболее характер30 ными являются методики измерения, предусматривающие поступление информации в АЦП по нескольким трактам, причем номер тракта, по которому поступает событие, характеризуется

35 наличием сигнала на соответствующем входе блока ввода внешних параметров В общем случае значение цифрового порога для сигналов, поступающих по разным трактам, не одно и то же, к

40 слову данных, поступивщему от ВЦП, должен быть приписан не код номера тракта, как это предусмотрено в известном устройстве, а некоторая производная от него величина, либо сло45 во данных должно быть определенным образом модифицировано в зависимости от значения этого кода. В наиболее распространенных случаях предобработка состоит в оасечке значения регист50 рируемого события снизу, вьщелении событий посредством цифрового окна, маркировке данных, смещении их значений. Всех указанных возможностей известное устройство не обеспечивает

В ряде случаев внешние параметры, характеризующие событие, поступающее от АЦП, не исключают друг друга, а дополняют, так что недостаток устройства состоит и в том, что бло ввода внешних параметров реагирует только на взаимоисключающие сигналы Кроме того, сброс АЦП осуществля ется только после того, как компара тором верхнего уровня будет выдан ,результат сравнения, так что входна информация поступает параллельно и на промежуточный регистр, и на компаратор, а. это выражается в том, чт требования к быстродействию должны предъявляться к обоим блокам. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет работы в реальном масштабе времени. Цоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее промежуточный регистр, группа входо которого является группой информаци онных входов устройства, блок ввода внешних параметров, первый вход кот рого является входом задания внешни параметров устройства, буферную память, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входамивыходами устройства, введены сумматор, вспомогательная память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генератор, причем первый вход тактового генера тора является входом сигнала Готов ность устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд, адресный вход которого соединен с выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управляющими входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состояния, разрядные выходы которого соед нены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистро входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выходов регистра слова состояния соединен с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации перв го и второго адресных регистров, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомогательной памяти, адресный вход которой соединен с выходом второго адре ного регистра, а информационней 84 вход-выход является соответствующим входом-выходом устройства, информационный выход сумматора соединен с соответствующим входом буферной памяти, а выход переполнения - с входом модификации .первого адресного регистра, управляющий выход буферной памяти соединен с соответствующим входом регистра слова состояния. На фиг. 1 представлена схема устройства сопряжения на фиг. 2 - формат команд и пример размещения информации в памяти микрокоманд. Устройство содержит промежуточный регистр 1, блок 2 ввода внешних параметров, сумматор 3, вспомогательную память А, первый адресный регистр 5, буферную память 6, р-егистр 7 слова состояния, память 8 микрокоманд, второй адресный регистр 9, тактовый генератор 10. Группа входов 11 регистра 1 является информационными входами устройства, связьтающими его с АЩ1, группа входов 12 блока 2 ввода внешних параметров является входами сигнглов внешних параметров устройства, вход 13 генератора 10 является входом сигнала Готовность, выход 14 регистра 7 является выходом сигнала Разрещение устройства, двунаправленные входы-выходы 15 являются входами-выходами связи блоков памяти 4, памяти 6 и регистра 7. Устройство работает следующим образом. Информация, поступающая с АЦП через регистр 1 в сумматор 3, подвергается предобработке в реальном масштабе времени совместно с данными, которые содержатся в памяти 4, по одной из программ, записанных в памяти 8 микрокоманд. В качестве памяти 8 используется ЗУ постоянного типа, так как программы предобработки для конкретной системы автоматизации измерений достаточно рутинны. В к -честве памяти 4 должно быть применено оперативное ЗУ, поскольку в процессе измерений постоянно может возникать потребность в замене вспомогательных данных. Программы предобработки обычно представляют собой совокупности нескольких операций сравнения и алгебраического сложения, используемые для выяснения полезности регистрируемых событий и модификаций их значений, необходимых для оптимизации дальнейшего манипулирования с данными. При операцияхсравнения, вьшолняемых с помощью сумматора, выход разряда переполнения сумматора 3 модифицирует адрес следующей команды, выбираемой из памяти 8, при операI циях сложения этот сигнал игнорирует ся. Также игнорируется он при опреде лении первой команды некоторой программы предобработки. Если в результате предобработки определяется что информация с выхода сумматора 3 должна быть записана в память 6, то соответствующий сигнал содержится в очередной команде, получаемой из памяти 8 микрокоманд. На фиг. 2 показан формат команд предобработки событий, принцип форми рования адреса ячеек памяти 8 микрокоманд, размещение программ предобработки для одного из возможных вариантов организации работы устройства, который предусматривает возмож ность суммирования информации, посту пающей из АЦП, с данными из вспомогательной памяти 4, вьщеление событий, значения которых больше, меньше заданных порогов или лежат внутри Адрес очередной команды определяется состоянием регистра 9, которое задается совокупностью сигналов, поступающих на первую группу входов с регистра 7 (базовая часть адреса программы). вторую группу вхо лов с блока 2 ввода внешних параметров (модификация программы обработки внешним параметром), первый, второй и третий входы третьей группы входов соответственно с регистра 7 (исходно состояние регистра 9), с выхода памя ти 8 (инкрементирование содержимого регистра 9 для выбора очередной команды) ) с сумматора 3 (переход по результату операции сравнения). Адрес ячейки памяти 4, где содержится операнд, необходимый для выполнения очередной команды, определяется состоянием регистра 5. Это состояние задается совокупностью сигналов, которые поступают на первую, вторую и третью группы входов соответственно с регистра 7 (исходное состояние), памяти 8 микрокоманд (модификация адреса операнда по результату вьшолненной операции) и блока 2 ввода внешних параметров (вы бор операнда, соответствующего внеш нему параметру). 38 Перед началом работы совместно с А1Щ устройство сопряжения должно быть подготовлено к работе. Для этого преткде всего с помощью ЦВМ устанавливается через входы-выходы 15 в исходное состояние регистр 7, благодаря чему регистр 5 сбрасывается и переводится в счетный режим, а также блокируется от воздействия сигналов на второй и третьей группах входов. Это вызывает перевод памяти 4 в режим записи информации по тем же входам-выходам 15 из ЦВМ. После того, как память 4 заполнена необходимыми данными, регистр 7 очередной командой ЦВМ переводится в следующее состояние, в результате чего разблокируются вторая и третья группы входов регистра 5, в котором устанавливается база адреса первого операнда, в регистре 9 устанавливается база адреса нужной программы предобработки, блоку 2 ввода внешних параметров задается режим работы, блокируется на время выполнения первой команды воздействие на регистр 9 сигнала переполнения сумматора 3. Далее очередной командой ЦВМ регистр 7 вьщает на выход 14 сигнал Разрешение для АЦП, открывает генератор 10 для поступления по входу 13 сигнала Готовность от АЦП, переводит регистр 9 в рабочее состояние. Этим заканчивается подготовка устройства сопряжения к приему информации от АЦП. При поступлении кода события с АЦП на входы 11 регистра 1 и одновременно (либо заранее) на входы 12 блока 2 ввода внешних параметров одного или нескольких сигналов внешних параметров (в случае, если блоку 2 задан режим работы с несколькими неисключающими друг друга сигналами) информация с регистра 1 проходит на сумматор 3, а информация с блока 2 ввода внешних параметров модифицирует состояния регистров 5 и 9. При этом соответствующий операнд проходит из памяти 4 на вторую группу входов сумматора 3 и выбирается первая команда заданной программы предобработки в памяти 8 микрокоманд. При поступлении на вход 13 генератора 10 тактового сигнала Готовность от АЦП команда проходит на выход этой памяти Если это команда суммирования, то сигналом с первого выхода второй группы выходов памяти 8 осуществляет ся запись информации с выхода сумматора 3 в память 6, а сигналом с второго выхода этой группы выходов регистр 7 переводится в состояние окончания программы предобработки события (так как запись в буферную память - основное назначение любой из программ предобработки). При этом регистр 7 подготавливает устройство к приему следующего события, т.е. вьщается опять сигнал Разрешение, блокируется генератор Ю и открывает ся его вход 13, регистр 9 переводитс в рабочее состояние. При выполнении операции сравнения в зависимости от значения сигнала с выхода переполнения сумматора 3 (фиг.2), либо выбирается очередная ячейка памяти 8 микрокоманд, либо выбирается ячейка по переходу. Память 6 устроена так, что обеспе чивает возможность параллельного обращения для записи со стороны сумматора и чтения в ЦВМ. Запись, как было отмечено, выполняется сигналами, поступающими в память 8 микрокоманд Чтение из буферной памяти в ЦВМ выполняется через входы-выходы 15 под управлением команд ЦВМ, поступающих на регистр 7 после того, как памятью 6 будет выдан на этот регистр запро чтения по выходу управления чтением Сигналы управления чтением поступаю 388 на память 6 с пятой группы выходов этого регистра. В качестве памяти 6 может быть использовано ЗУ оперативного типа, состоящее из двух блоков, поочередно работающих на запись и воспроизведение, аналогичное памяти, которая использована в известном устройстве, либо иное зУ, обеспечивающее параллельное выполнение процессов записи в него информации и ее воспроизведение . Таким образом, в предлагаемом уст ройстве сопряжения АЦП с ЦВМ вместо компаратора верхнего уровня и вспомогательного регистра использованы сумматор и вспомогательная память, оборудованная адресным регистром, а также память микрокоманд обработки со своим адресным регистром и тактовый генератор. Изменена структура ввода данных из АЦП в устройство сопряжения и расширены функции блока ввода внешних параметров. Использование предлагаемого устройства позволит существенно -сократить время выполнения эксперимента с использованием дорогостоящих уникальных физических установок (ускорителей ядерных частиц и атомных реакторов), а также организовать ряд новых методик измерения, невозможных при использовании только базовой системы.

/////

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ, содержащее промежуточный регистр, группа входов которого является группой информационных входов устройства, блок ввода внешних параметров, первый вход которого является входом задания внешних параметров устройства, буферную память, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входами-выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет работы в реальном масштабе времени, оно содержит сумматор, вспомогательную память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генера- тор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала Готовность устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд, адресный вход которой соединен с выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управпяющямя входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состояния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров, входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выходов регистра слова состояния соединен (Л с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, § первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомогательной памяти, адресный вход которой соединен с выходом второго адрес:о ного регистра, а информационный 4 вход-выход является соответствующим О СО входом-выходом устройства, информа.ционный выход сумматора соединен с эо соответствующим входом буферной памяти, а выход переполнения - с входом модификации первого адресного регистра, управляющий выход буферной памяти с соответствующим входом регистра слова состояния.