Устройство для ввода-вывода информации Советский патент 1986 года по МПК G06F3/00 

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 - повьшение 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 сигнало при работе устройства на вывод информации, на фиг. 5 - алгоритм рабобы устройства при вводе информации JB ЦВМ.

Устройство (фиг. 1) содержит мультиплексор 1, приемный регистр 2, приемопередатчик 3, третий элемент FJffl 4, регистр 5 адреса ввода, блок 6 мажоритарных элементов, регистр 7 адреса вывода, блок 8 памяти, информационную, шину 9, лервый 10, второй 11 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 19, 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

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

На фиг. 5 п - число подряд отказавших линий информационной шины 9. Временные диаграммы сигналов на управляющих входах устройства 10-12 как при вводе, так и при выводе информации пoJтнocтью 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 1/0 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 из 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,

дладшие служат для адресации внутри самого канала). Двухуровневая адресация, формирование,сигналов адресации из сигналов внутренней информационной шины ЦВМ и вьщача. их в качестве управляющих обеспечивают обращение к любому каналу при отказе части линий информационной шины 9.

Устройство для ВБОда-вьшода 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 1/0 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 13 и на входе 11 устройства (вход Ввод) 5 связанных с управляю1151ми входами приемопередатчика 3. При вы воде из ЦВМ информации (управляющего слова) в канал 21 она поступает через блок 8 памяти на информацион ный выход 20 устройства с адресом, записанным ЦВМ в регистр 7, представляющий собой регистр с дешифрат ром на выходе, сигналы с которого поступают на первые входы элементов ИЛИ 18, определяя выбор регистра 22 в блоке 8 памяти, в который при выв де управляющего слова происходит за пись. Запись в регистр 7 происходит по фронту 1/0 сигнала на входе 10 устройства. Запись в тот или иной регистр 22 блока 8 памяти происходит при Нс1личии единичного сигнала на выходе соответствующего этому ре гистру элемента ИЛИ 18, появляющегося при одновременном наличии нуле вых уровней сигналов на выходе элем та ИЛИ .18,.. третьем входе -12 устройс ва (вход Вывод) и на выходе регис ра 7. связанном с входом соответствующего элемента ИЛИ 18. Регистр 7 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. Если число линий управления мало и их легко задублировать то число линий информационной шины 9 может достигать сорока восьми и более. С информационной шиной 9 сое.динено большое число буферов (регист ров, приемопередатчиков), отказы которых приводят к отказу линий, связанных с ними. Неисправность одной или нескольких линий информационной шины 9 выявляется в результате тестового контроля, осуществляемого управляющей ЦВМ. В случае обнаружения неисправности линий информационной шины 9 производится идентификация отказавшей линии. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить ввод-вывод правильной информации в случае отказа части линий информационной шины 9. Обеспечение правильной адресации информационных входов и выходов. При передаче адреса информационных входов 19 и выходов 20 шина 9 является функционально избыточной, так как для адресации достаточно нескольких линий шины 9, а остальные не используются. Это позволяет выдавать 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 вьщается 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 t-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 ЦВМ в системе автоматического 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 величиныпроисходит по окончании считывания управляющей ЦВМ информации с канала ввода (по фронту 0/1 сигнала с выхода элемента ИЛИ 4). В случае исправности всех иний шины 9 управляющая ЦВМ просто считывает код вводимой величины из регистра 2 через приемопередатчик 3. 8случае отказа одной из линий шины 9управляющая ЦВМ считывает йнформацию из регистра 2 дважды: вводится сам код входной величины и он же, но циклически сдвинутый, что позвояет процессору получить верные знаения разрядов кода входной величины, выдаваемых первоначально на несправную линию шины 9. В случае отказа нескольких линий шины 9, управляющая ЦВМ столько же раз считывает код из регистра 2, получая эначения самого кода входной величины и этого же 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. Управляющая ЦВМ вьщает управляющее слово одновременно -на обе полови вы 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 информацион ные выходы подают с той или иной половины шинь 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 упра.вляющее слово подается с той половины, где отказали линии, соответствующие более млaдшIiм разрядам управляющего слова Половину шины 9,С которой подается управляющее слово на выходы 20, определяет младший разряд адреса инфор мационного выхода, записанный в регистр 7, остальные разряды которого определяют непосредственно информационный , куда подается управляющее воздействие. Запись вьщаваемого управляющего слова в блок 8 памяти происходит по одновременному нулевому уровню сигналов на входе 2, на выходе элемента ИЛИ 16 и выходного сигнала регистра 7, Бьщача 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 млад шего разряда адреса информационного выхода при записи управляющего елова в соответствующую пару регистров 22, .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 повьшзения 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 устройства, 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 первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ -подключен к входу записи приемного регистра, входу считьшания регистра адреса ввода, первому управляющему входу приемопередатчика и первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с вторым 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 к информационным входам приемопередатчика, выходы которого подключены к входам блока мажоритарных элементов и информационным входам блока памяти и являются информационными выходами устройства первой группы, выходы блока мажоритарных элементов соединены с информационными входами регистров адреса ввода и вывода, выходы регистра адреса вьшода соедине,ны с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, а третьи входы

объединены и являются третьим управляющим входом устройства, выходы элементов РШИ группы подключены к соответствующим входам записи-считывания и выборки кристалла блока памяти, выходы которого являются информационными выходами устройства второй группы.

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.

МкМк} (КЧ)МК NiK

в-27

х

OJHS

(оход- / J /fHuiefdSoduffwe / ного1/с-ба)/ / инФорнаиии)

сил вмд io

Входа

Вб&д Вход //

MMf5

Ш

1/А8ресШоес /Даннь1е(§ь1бод11ныё « ,f3n,..,.,,./yf;xog« -faJAj /iggop/ g«tfaJ.

XJL

/

у

у

СИЛ

Вб/6од

тил

В8ав

ЛИ

Х,.

Ieeoff ци(рробого кода бходноао сигнала с регистра cffSuea

сдбаг информации xpaifffu{edcff в регистре сдвига

L

Да

Ввод индзормаиии с регистра

Циклический сдбиг инфорнациа кранщейся б регистре сдбига

Определение разрядод ббодинозо

KoSo, соот6етс1пбун}щ,их неисяраонын разрядан шины информации сдвига

I

f/fm

Определение прабилмоео кода входного сигна/ta

Продолжение быполнешя програмнй регуларобанаа