Многоканальный преобразователь кода во временной интервал Советский патент 1987 года по МПК H03M1/82 

8 блока 7 суммирования, на входда 9 которого подается код текущего времени с выхода счетчика I. С выходов 10 блока 7 суммарный код через блок 5 подается на адресные входы ЗУ 2 и 3. Сигнал с выхода ЗУ 3 через элемент 12 задержки сбрасывает элемент 13 памяти, подаю1ций сигнал управления на вход 24 блока 22. На четвер1

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и может быть использовано при измерениях, передаче сигналов и обработке информации в системах автома- тической обработки данных и управляющих системах.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема многоканального преобразователя кода во временной интервал; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 а,8 -. временные диаграммы; на фиг. 4 - структурная схема блока суммирования; на фиг. 5 - структурная схема преобразователя с внешними абонентами.

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал (фиг. 1) содержит счетчик 1 квантов времени, первое и второе запоминающие устройства (ЗУ) 2 и 3, блоки 4 - 6 ключей, блок 7 суммирования, имекщий входы 8 и 9 и выходы 1О, элемент И 11, элемент 12 задержки, элемент 13 памяти, входные шины 14 и 15, выходные шины 16 - 18, 19 и 20 входного кода, шины 21 выходного кода, блок 22 управления, имеющий входы 23 - 25 и выходы 26-32,

Блок 22 управления (фиг. 2) содержит счетчик 33 тактов, дешифратор 34, элементы ИЛИ 35-39, эле- менты И 40 и 41 и элемент НЕ 42.

Блок 7 суммирования (фиг. 4) содержит сумматор 43, вычитатель 44, цифровой компаратор 45, коммутатор 46, задатчик 47 кода максимального интервала времени и задатчик 48 нулевого кода.

98922

том такте при )т;.г1ичии оц-цл.пп о просе заявки на сходное шипе 15 в преобразовате.пе происходит запись заявки и информирование об этом абонента. При этомшины 20 и 21 используются дпя записи и выдачи кода абонента, а шина 18 - для формирования импульса исполнения заявки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

С целью повьш1ения надежности работы преобразователя с абонентами он дополнительно содержит элемент 49 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШТИ, ключ 50 и дополнительную входную шину 51.

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал работает следующим образом.

После включения питания ЗУ 3 должно быть приведено в исходное состояние, например обнулено любым известным способом. Если этого не будет сделано, то самообнуление произойдет по истечении первого цикла работы, равного максимальному расчетному временному интервалу Q „,

На вход 23 блока 22 управления подаются тактовые импульсы с частотой f pf, где fo Z-; Т„ - квант

О

времени; р 2т + 2 + q - коэффициент пересчета счетчика 33 тактов; т 1,2,3,..., - количество заявок на формирование временного интервала, которое может быть принято в течение одного кванта времени; ,l,2,.,,., количество дополнительных тактов.

Пусть т, , тогда р 2т + +2 + q 4; f .

Работа преобразователя в течение одного кванта времени в этом случае происходит за четыре основных такта: первый такт - считывание ранее записанной заявки; второй такт - очистка ЗУ 3; третий такт - анализ состояния ЗУ 3; четвертый такт - запись заявки на формирование временного интервала.

Допустим, что очередной входной импульс установил счетчик 33 тактов в нулевое состояние, в результате на

первом выходе дешифратора 34 возникает импульс, который через выход 26 блока 22 управления подается на вход счетчика 1 квантов времени, увеличив его содержимое на единицу, а также - на один из двух входов элемента И 11 и на один из двух управляющи х входов блока 6 ключей. Кроме этого, импульс с первого выхода дешифратора 34 поступает через элемент ИЛИ 35 на вы- ход 27 блока 22 управления и на управляющий вход блока 4 ключей, а через элемент НЕ 42 и выход 28 блока 22 управления - на угфавляющий вход блока 5 ключей, определяя открытое состояние блока 4 ключей и закрытое состояние блока 5 ключей (эти блоки всегда работают в противофазе), а также через элемент ИЛИ 36 и

29блока 22 управления - на входы считывания ЗУ 2 и 3, устанавливая

их в режим считывания. Код с выхода счетчика 1 (код текущего кванта времени) через блок 4 ключей подается на адресные входы ЗУ 2 и 3. При этом происходит считывание из ЗУ 2 и 3, причем, если считывание происходит первый раз после начального обнуления, то на выходе ЗУ 3 нет сигнала признака заявки,- Со стояние выходов элемента И 11 и блока 6 ключей не изменится относительно исходного. Если считывание происходит после прохождения нескольких квантов времени и в течение одного из них произведе- на запись заявки на формирование временного интервала (работа устройства в четвертом такте), то на выход ЗУ 3 будет считан сигнал признака заявки, который сформирует на выходе элемента И 1 1 и мпульс конца ранее заданного интервала времени и разрешит прохождение через блок 6 ключей кода номера абонента, считанного из ЗУ 2, на выходные шины 21,

Второй тактовый импульс переведет счетчик 33 тактов в состояние 1, что вызовет формирование импульса на втором вькоде дешифратора 34. При этом состояния счетчика I квантов времени и блоков 4 и 5 ключей не изменяются, так как на вход счетчика I квантов времени этот импульс не про- ходит а на управляющие входы блоков 4 и 5 ключей он подается через элемент ИЛИ 35 так же, как в первом такте. Кроме того, этот импульс подается через элемент ИЛИ 37 и выход

30блока 22 управления на входы

ЗУ 2 и 3, устанавливая их в режим записи. На вход ЗУ 3 подается сигнал отсутствия заявки с выхода элемента И 41 через выход 31 блока 22 управления, так как сигнал наличия заявки на выходе элемента И 41 может сформироваться только при наличии сигналов на всех трех его входах, а во втором такте отсутствует по крайней мере один из них - с выхода элемента ИЛИ 39, Таким образом, во втором такте произойдет очистка ячейки ЗУ 3.

Третий тактовый импульс переведет счетчик 33 тактов в состояние 2, что вызовет формирование импульса на третьем выходе дешифратора 34. При этом состояние счетчика 1 квантов времени не изменится. Так как на обоих входах элемента ИЛИ 35 сигналы отсутствуют, состояния выходов 27 и 28 блока 22 управления, а следовательно, и состояния управляюп;их входов блоков 4 и 5 ключей изменятся на противоположные по сравнению с первым и вторым тактами. Поэтому бло 5 ключей перейдет в открытое состояние, а блок 4 - в закрытое. Импульс третьего выхода дешифратора 34 через элемент ИЛИ 38 поступает на вход элемента ИЛИ 36 и на выход 32 блока 22 управления, С выхода элемента ИЛИ 36 импульс поступает на выход 29 блока 22 управления и далее на входа считывания ЗУ 2 и 3, устанавливая их в режим считывания, С выхода 32 блока 22 управления импульс поступает на выходную шину 17, информируя внешних абонентов о готовности преобразователя к приему заявки на формирование временного интервала (сигнал Запрос заявки).

Одновременно этот импульс поступает на установочный вход элемента 13 памяти и устанавливает его в исходное состояние. При этом с его выхода через вход 24 блока 22 управления на один иэ входов элемента И 41 подается сигнал разрешения

По сигналу Запрос заявки на выходной шине 7 внешний абонент выставляет на шинах 19 код величины временного интервала, который подается на входы 8 блока 7 суммирования, на входы 9 которого подается код текущего времени с выхода счетчика 1 квантов времени.

Максимально возможный временной интервал, который может быть обеспечен, составляет . квантов времени, где ,2,3,.,., - разрядность счетчика 1 квантов времени и блока 7 суммирования, при этом ЗУ 3 содержит Q одноразрядных, а ЗУ 2 - столько же ячеек памяти с разрядностью, равной разрядности кода абонента.

Блок 7 суммирования производит сложение кода текущего времени с выхода счетчика 1 с кодом, заданным на шинах 19 входного кода временного интервала.

Если сумма этих кодов равна или больше , то старший разряд отбрасывается. Этим обеспечивается непрерывно повторяющийся кольцевой режим работы цепочки: счетчик 1 квантов времени - блок 7 суммирования - ЗУ 3 гфичем ЗУ 3 выполняет при этом роль скользящего отрезка бесконечной временной оси, началом которого является текущий квант времени, а концом - , отсчитанный от текущего квант в будущем времени.

С выходов 10 блока 7 су ;1мирова- ния суммарный код через блок 5 ключей подается на адресные входы ЗУ 2 и 3. Из ячейки ЗУ 3 с адресом, равным суммарному коду, т.е. из ячейки, 30 ющих cj. .налов и запись не будет просоответствующей будущему времени, считывается ее содержимое. Если в эту ячейку в один из предыдущих квантов времени бьша записана заявка.

то сигнал с выхода ЗУ 3 через элемент 35 принятии заявки, во втором случае

этого сигнала не будет.

12 задержки изменит состояние элемента 13 памяти, с выхода которого подается сигнал запрета на один из входов элемента И 41. Если ранее заявка не бьша записана, т.е. ячейка свободна, то состояние элемента 13 памятионе изменится относительно исходного. Элемент 12 задержки необходим для четкого срабатывания элемента 13 памяти, т.е. для гарантированного опережения импульса установки исходного состояния с выхода 32 блока 22 управления. Величина необходимой задержки и необходимость наличия элемента .12 задержки определяются длительностью переходных процессов элемента 13 памяти и ЗУ 3.

Таким образом, в третьем такте произойдут анализ состояния устройства и подготовка его к записи заявки на 55 ствующей информации очередному або- формирование временного интервала.ненту.

Четвертый тактовый.импульс пере-Таким образом, преобразователь

ведет счетчик 33 тактов в состояниеобеспечивает возможность записи m

3, что вызовет формирование импуль- заявок на формирование временных инса на четвертом выходе дешифратора 34. При этом состояние счетчика 1 квантов времени не изменится, С четвертого выхода дешифратора 34 чефез

элемент ИЛИ 39 сигнал поступает на один из входов элемента И 40 и- на один из входов элемента И 41,

По заднему фронту сигнала Запрос заявки абонент должен выставить на

входную шину 15 сигнал подтверждения заявки, откуда через вход 25 блока 22 управления он будет подан на один из входов элемента И 41 , а на шины 20 - код абонента, который поступит на разрядные входы ЗУ 2.

Если анализ состояния устройства, проведенный в третьем такте, показал, что ячейка ЗУ 3 свободна, то на входе элемента И 41 присутствуют три

разрешающих сигнала, при этом нс его выходе будет сформирован сигнал, который подается на второй вход элемента И 40 и на выход 31 блока 22 управления, что вы.эовет запись сигна-.

ла признака заявки в ЗУ 3 и кода абонента в ЗУ 2.

Если анализ показал, что ячейка занята, то на входе элемента И 41 будет отсутствовать один из разрешаизведена.

В первом случае сигнал с выхода 31 блока 22 управления через выход- ную шину 16 информирует абонента, о

35 принятии заявки, во втором случае

этого сигнала не будет.

Таким образом, в четвертом такте произойдут запись заявки и информирование об этом абонента.

4Q На этом заканчивается основной

цикл работы устройства в каждом кванте времени, заключающийся в исполнении ранее принятой заявюд и записи одной вновь пришедшей.

45 Пусть m 1, q О, тогда р 2m-f2 + , f 4f.

При этом каждая последукщая пара тактовых импульсов после четвертого формирующая на соответствующей паре

50 выводов дешифратора 34 нечетный и четный такты, повторяет процессы, происходящие в третьем и четвертом тактах, т.е. анализ состояния ЗУ 3 и запись заявки с передачей соответto

71298922

тервапов от разных абонентов в течение каждого кванта времени.

Погрешность формирования временного интервала преобразователем можно определить из рассмотрения структуры двух соседних квантов времени на временной оси (фиг. За к В),

Абсолютная систематическая погрешность, вьфаженная в квантах времени, равна разности между длительностью одного кванта вр.емени и промежутком времени от момента записи заявки до момента исполнения этой заявки в первом такте следующего кванта времени. На фиг. За изображен слзгчай при , , , Q 1 квант времени.

При этом для -первой заявки

3 л, - кванта времени, а для второй

заявки Л- 7 кванта времени, о

В общем случае

На фиг, 3 изображен случай при , , , квант времени,

при этом & -- кванта времени,

5 & -- кванта времени.

Относительная систематическая погрешность уменьшается при увеличении формируемого интервала времени..

Если максимальный расчетный временной интервал Q max 2 +h квантов времени, где lib 62 -1,то для обеспечения кольцевого режима работы цепи: счетчик 1 квантов времени - )5 блок 7 суммирования - ЗУ 3 коэффициент пересчета счетчика 1 квантов времени и количество ячеек ЗУ 2 и 3 должны быть равны

20

а разрядность

блока 7 суммирования , При этом, если сумма кода счетчика 1

й

р

И-2т 1+2т Л ----- 2+2тквантов времени и кода формируемого интервала времени Q больше кода максимального расчетного временного чн- тервала Q д. то из суммы кодов дол(квантов времени), (I) 25 жен быть вычтен код максимального

расчетного временного интервапа4

Через входы 9 и 8 блока 7 суммирования (фиг, 4) на разрядные входы сумматора 43 подаются код счетчика 1 30 квантов и код формируемого временного интервала, С выхода сумматора 43 суммарный код поступает на один из входов вычитателя 44 и на один из входов цифрового компаратора 45, на „ второй вход которого подается код максимального временного интервала с выхода задатчика 47 кода максимального временного интервала.

Сигнал с выхода цифрового комгде k 1,2,3,,.,,га- порядковый номер заявки в пределах одного кванта.

Максимальная абсолютная систематическая погрешность в случае равная

(2)

Из выражения (2) следует, что абсолютная систематическая погрешность не превосходит одного кванта времени.

Относительная систематическая пог-40 паратора 45 подается на управляющий

вход коммутатора 46, Если суммарный

код с выхода сумматор а 4 3 больше кода

максимального временного интервала,

то коммутатор 46 подключает на вто45 Р° вход вычитателя 44 код максимальгде & - формируемый интервал времени, ного временного интервала, который

решность определяется выражением

(3)

л. 1 +2k 1 S. ....,

выраженный в квантах времени. Погрешность может быть уменьшена выполнением неравенства

р 2т + 2, (4)

Выражение (4) может быть реализовано введением дополнительных тактов, не используемых для приема заявок. Если q - количество дополнительных

вычитается из суммарного кода. Если суммарный код меньше или равен коду максимального временного интервала, 50 то коммутатор 46 подключает на второй вход вычитателя 44 нулевой код, который не изменяет суммарный код. Преобразованный таким образом код поступает на выходы 10 блока 7 сумтактов, то неравенство (4)может быть55 мирования,

записано в виде равенства некоторых случаях возможна сио 2т + 2 +( Ч туация, когда абонент не готов пригде q 0,1,2,3,.,,

нять импульс окончания временного интервала по своей заявке (импульс

На фиг, 3 изображен случай при , , , квант времени,

при этом & -- кванта времени,

5 & -- кванта времени.

Относительная систематическая погрешность уменьшается при увеличении формируемого интервала времени..

Если максимальный расчетный временной интервал Q max 2 +h квантов времени, где lib 62 -1,то для обеспечения кольцевого режима работы цепи: счетчик 1 квантов времени - блок 7 суммирования - ЗУ 3 коэффициент пересчета счетчика 1 квантов времени и количество ячеек ЗУ 2 и 3 должны быть равны

а разрядность

блока 7 суммирования , При этом, если сумма кода счетчика 1

(2)

вычитается из суммарного кода. Если суммарный код меньше или равен коду максимального временного интервала, 50 то коммутатор 46 подключает на второй вход вычитателя 44 нулевой код, который не изменяет суммарный код. Преобразованный таким образом код поступает на выходы 10 блока 7 сумтуация, когда абонент не готов принять импульс окончания временного интервала по своей заявке (импульс

исполнения заявки), а дальнейшая pa-i бота устройства, т.е. выполнение других заявок при этом условии теряет смысл.

В этом случае при приеме импульса исполнения заявки абонент должен выдать сигнал-квитанцию. Импульс исполнения заявки с выходной шины 18 и сигнал-квитанция, устанавливаемый на дополнительной входной шине 5 J або- :нентом, подаются соответственно на два входа элемента 49 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, При наличии обоих импульсов или .при их отсутствии (при отсутствии (Заявки на данный квант времени) ра- бота устройства происходит аналогично изложенному.

Если при наличии на выходной шине 18 импульса исполнения заявки абонент не выдал сигнал-квитанцию на дополнительную входную шину 51, то на выходе элемента 49 ИС- КгаОЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется сигнал за- ,прета, который подается на управляющий вход ключа 50, прерывающего по- ступления тактовых импульсов по входной шине 14 преобразователя, а следовательно, на вход 23 блока 22 управления, в результате чего останавливается работа всего устройства на первом такте данного кванта времени до тех пор, пока не,будет получен сигнал-квитанция. После поступления сигнала-квитанции работа устройства возобновляется, начиная со вто- рого такта прерванного кванта времени.

Использование многоканального преобразователя кода во временной интервал особенно эффективно при ор- ганизации службы времени в вычисли- тельной системе. Например, служба времени вычислительной системы на базе модели ЕС-1050 реализуется при использовании одноканального таймера и совокупности программных средств, которые позволяют программным способом организовать отсчеты нескольких интервалов времени, что влечет за собой иеобходимость иметь соответ- ствующие программы счета и области памяти, где хранятся эти программы, и результаты выполнения ими решаемых задач.

При использовании многоканального преобразователя кода во временной интервал необходимость имет программы, организующие отсчеты интервалов времени, что дает экономию

объема памяти ЭВМ и непроичводитель- ных затрат машинного времени и исключает возможность пропадания заявки на отсчет в случае задержки реакции на окончание отсчета, что фиксируется как ошибка.

Фор мул

и 3 о б р е т

е н и я

1. Многоканальный преобразователь кода во временной интервал, содержащий первое.запоминающее устройство, элемент И, элемент памяти и счетчик квантов времени, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход которого является первой вхо;цной шиной,, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия преобразователя, в него введены-первый, второй и третий блоки ключей, элемент задержки, второе запоминающее устройство и блоа суммирования, первые входы которого являются соответствующими первыми шинами входного кода, вторые входы - соответственно объединены с первыми входами первого блока ключей и подкшочены к соответ- ствуюпц м выходам счетчика квантов времени, а выходы блока суммирования соответственно соеди:нены с первыми входами второго блока ключей,, выходы которого соответственно объединены с выходами первого блока ключей, второй вход которого соединен с вторым выходом блока упр авленкся, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока ключей, а второй вход блока управления соединен с выходом элемента памяти, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого объединен с первыми входами элемента И и третьего блока ключей и подключен к выходу второго запоминающего устройства, ВХ9ДЫ считывания и записи которого соответственно объединены с входами считыва:яия и записи первого запо1 нающего устройства и подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, шестой и седьмой выходы которого соответственно соединены с информационным входом второго запоминающего устройства и вторым входом элемента памяти и яштяются соответственно первой и второй выходными шинами, а третий вход блока управления является второй входной

11

пгиной, при этом информационные входы первого запоминающего устройства являются соответствующими вторыми шинами входного кода, адресные входы - соответственно объе динены с адресными входами второго запоминающего устройства и подключены к соответствующим выходам первого блока ключей, а выхода первого запоминающего устройства соответственно соеди- нены с вторыми входами третьего блока ключей, выходы которого являются соответствующими шинами выходного кода, а третий вход объединен с вторым входом элемента И и подключен к первому выходу блока управления,, причем выход элемента И является третьей выходной шиной,

2, Преобразователь по п. 1, о т личающий. ся тем, что блок управления выполнен на трех двухвходо вых элементах ИЛИ, двух т-входовых элементах ИЛИ, двух элементах И, элементе НЕ, дешифраторе с (2nH-2+q) выходами, где ,li2,..,, и счетчи ков тактов, выходы которого соответственно соединены с входами дешифратора, а вход является первымовходом блока управления, первым выходом которого является йервый выход деши ратора а вторым выходом - выход первого двухвходового элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с первым входом второго двухвходового элемента ИЛИ и подключен к первому выходу дешифратора, второй вход - объединен с первым входом третьего двухвходового элемента ИЛИ и подключен к второму выходу дешифратора, а выход - соединен с входом элемента НЕ, выход которого является третьим выходом блока управления, четвертым и пятым выходами которого являются соответственно выходы второго и третьего двухвходовых элементов ИЛИ, вторые входы которых соответственно подключены к выходу первого т-вхо- дового элемента ИЛИ и к выходу первго элемента И, первый вход которого объединен с первым входом второго элемента И- и подключен к выходу вто рого т-входового элемента ИЛИ, а второй вход подключен к выходу вто

22

12

рого элемента И и является тестым выходом блока управления, вторым и третьим входами которого являются соответственно второй и третий входы второго элемента И, а седьмым выходом - выход первого т-входового элемента ИЛИ, каждый i-й вход которого, где ,2,3,... ,т, соединен с соответствующим (21+1)-м выходом дешифратора , каждый (21+2)-й выход которого соединен с соответствующим iM входом второго т-входового элемента ИЛИ.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок суммирования выполнен на сумматоре вычитателе, цифровом компараторе, коммутаторе, задатчике кода максимального интервала времени и задатчике нулевого кода, выходы которого соответственно соединены с перйыми информационными входами коммутатора вторые информационные входы которог соответственно объединены с первыми входами цифрового компаратора и подключены к выходам задатчика кода масимального интервала времени, управляющий вход коммутатора соединен с выходом цифрового компаратора, а выходы - соответственно соединены с первыми входами вычитателя, выходы которого являются соответствующими выходами блока суммирования, а вторые входы соответственно объединены

с вторыми входами цифрового компаратора и подключены к выходам сумматора, первые и вторые входы которого являются соответствую цими первыми и вторыми входами блока суммирования ,

4,Преобразователь по п, 1, отличающийся тем, что,

с целью повьшения надежности работы преобразователя с абонентами, он дополнительно снабжен ключом и элементом ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого является третьей выходной шиной, второй вход является дополнительной входной шиной, а выход соединен с управляющим входом ключа, включенного в разрыв первой входной шишя.

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. Целью изобретения является повьше- ние быстродействия преобразователя. По первой входной шине 14 на вход 23 блока 22 управления подаются тактовые импульсы. Работа преобразователя происходит за четыре такта: считывание ранее записанной заявки, очистка запоминающего устройства (ЗУ) 3, анализ состояния ЗУ 3 и запись заявки на формирование временного интервала. По мере поступления тактовых импульсов блок 22 путем формирования на своих выходах 26-32 соответствующих сигналов управляет работой счетчика 1 квантов времени, блоков 4-6 ключей, записью и считыванием информации в ЗУ 2, 3, возвратом в исходное состояние элемента 13 памяти и формированием на выходных шинах 16 и 17 сигналов о принятии и о запросе заявки. На первом такте на адреснь1е входы ЗУ 2 и 3 поступает информация с выходов счетчика 1 через блок 4. На втором такте ЗУ 3 очищается. На третьем теисте ЗУ 2 и 3 находятся в режиме считывания, а на выходных шинах 16 и 17 формируются сигналы о принятии и о запросе заявки. По сигналу о запросе заявки на первых шинах входного кода 19 выставляется код временного интервала, которгой поступает на входы J9 -/5 Фиг.1

, «J -O, р-б, О.« 1кбан/п.

а.

Прием прием Исполнение 1-й эайВки 2 заявки 1 й(2 й заявки)

Фиг.3

Фиг.

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал

18 -

Составитель В. Войтов Редактор Л, ГратиллоТехредм.Ходанич Корректор М. Демчик

Заказ 899/60Тираж 902Подписное

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

ЦВ

57

Фиг.5