Цифровая интегрирующая структура Советский патент 1975 года по МПК G06F7/00 G06F7/52 

в части обмена и«фо-р,мацией с вяешними устройствами. Указанная цель достигается за счет того, что входы коммутатора ввода соединены с вьоходами блоков ввода, связи и .настройки 5 к.о.ммутаторО;В. Выходы .коммутатора ввода соединены со входами цифро-аналоговых блоков и с нервыми информационными входами цифровых решающих блоков. Выходы аналого-цифровых и цифровых решающих 10 блоков соединены с информационными входами коммутатора вывода и коммутирующего блока, управляющие входы которого соединены с выходами олока настройки коммутаторов. Выходы коммутирующего блока сое- 15 дииены со входами цифро-аналоговых блоков. Выходы блока настройки коммутаторов соединены с управляющими входами коммутатора вывода, выходы которого соединены со входами блоков связи и вывода. Входы счет- 20 чика номеров блоков и регистра кода оиерации блока настройки коммутаторов соединены с выходами блоков связи и ввода. На чертеже представлена блок-схема нредлагаемой ЦИС.25 ЦИС содержит /е однотипных цифровых рещающих блоков (ЦРБ) 1, имеющих один уир.авляющий и несколько инфор1мациО|Ниых входов и по одному информационному выходу. ЦРБ предназначен для вынолнеиия ин- ЗО тегрирования функций, суммирования приращений функций и выполнения некоторых логических операций. Ин.формациоп(ные вхо ды ЦРБ служат для приема цриращеиий функций, выход - для выдачи приращений35 интеграла, унравляющий вход предназначен для подачи унравляющих сигналов, необходимых для нормальной работы ЦРБ во всех режимах ЦИС. В ЦИС т однотипных цифроаналоговых блоков (ЦАБ) 2 имеют инфор-40 мационные входы и выходы. ЦАБ предназначен для преобразования цифровой информации в аналоговую форму в виде электрического напряжепия. Цервый вход ЦАБ служи г для ввода начальных данных в цифровой45 форме, второй - для подачи цифровой информации о цреОбразуемой велич.ине. Выход ЦАБ обеспечивает съ€м напряжения, цролорционалъного преобразуемой величине. В ЦИС п однотипиЫХ аналото-цифр1овых бло-50 КОВ (ЦАБ) 3 имеют информационные вход и выход. АЦБ предназначен для преобразования электрического напряжения, подаваемого на вход, в цифровой код, информация о котором в ф.ор1ме приращений (выдается на55 выход. Блок памяти (БИ) 4 имеет ряд информациоиных входов, иозволяюи их одновременно производить запись ряда чисел, и один выход, служащий для выдачи одиого из чисел, записанных в БП.60 Коммутирующий блок (КБ) 5 имеет множество информационных входов и выходов и управляющие входы:. КБ представляет собой пространственный коммутатор. каждый выход КБ соединен только с одним65 информационным входом ЦРБ, или ЦАБ, или БП, каждый информационный вход КБ соединен с информационным выходом ЦРБ ИЛЕ ЦБ. Управляющие входы КБ служат для поачи команд и сигналов, необходимых для построения заданных соединений информационных входов с информационны.ми выходами. Коммутатор ввода (КВв) 6 имеет два ияфор.мациониых входа, миожество инфор мационных выходов и унравляющий вход. КВв б иредназиаигн для соединения одного из ииформационны х входов с одним из информационные выходов по управляющим сигналам, поступающим на управляющий вход. Каждый ИЕ1формациоаный выход КВв 6 соедине-и с одН1им иервЫМ инфор-мационным входом одного из ЦРБ ИЛИ с одним входом одного из ЦАБ, иредназначенным для ввода начальных данных. Коаммутатор вывода (КВыв) 7 имеет М1ножество ииформационных входов, управляющий вход и информационный выход, КВыв предназначен для соединения одного из информационных входов с одним информационным выходом по управляющнм сигналам, поступающим на управляющий вход. Каждый информационный вход КВыв соединен только с одним информационным входом КБ5. Блок 8 настройки коммутатора состоит из счетчика 9 номеров блоков, регистра 10 кода операции и блока И расщифровки команд. Блок 8 имеет выходы, каждыи из которых соединен с управляющим входом одного из коммутаторов КБ5, или КВвб, или КВыв 7, входы для записи и изменения номера блока в счетчик 9 и кода операции в релистр 10 и вход, соединенный с блоком И расшифровки комалд (выходы блока 11 соединены с выходами блока 8 настр10Йки). Блок ввода (БВв) 12 пр-едназначен дл1Я ввода начальных данных и настроечной информации в блоки ЦРБ и ЦАБ и программы коиммутации в блок настройки коммутаторов. БВв 12 «имеет информационные входы и выход, соединенный со входами блока 8 настройки ком.мутаторов и .предназначенный для ввода комаиды настройки коммутаторов, а также управля.юшие вход и выход. БлО|К связи 13 имеет аналогичные БВв12 входы и выхо.ды за исключением наличия входа и БЫхода, предназначенных для соединения с ЦВЛ1, инфо.рмациониый вход блока связи соединен с информациоиным выходом КВыв 7 и предназначен длм вывода числовой информации из любых ЦРБ и АЦБ. Блок вывода (БВыв) 14 предназначен для вывода числовой .инфор1мации либо из любого ЦРБ или АЦБ, либо из нескольких ЦРБ и АЦБ, для чего он соединен одним информационным входом с выходом КВьш 7, а другим входом - с БП4, БВыв 14 имеет также информациоиньш выход и управляющие вход и выход. Пульт управления (ПУ) 15 цредназначен для ручного управления работой ЦИС и визуального контроля состояния ЦИС н отдельиЫХ ее узлов, для Чбго он имеет информационные вход и выход, сОбдийенные соответственно с инфо рмацион1НЫ1М И входом БВв 12 и выходом БВыБ 14, и управляющие вхот. и выход.

Блок у)пра1вления БУ 16 предназначен для координации и управления работой отдельных устройств и вс-ей ЦИС в целом, для чего БУ Имеет двусторонние управляющие связи с БВв, блоком связи, БВыв и ПУ и связь с упр-авляющим входом ЦРБ и блокам настройки коммутаторов.

Такая ЦИС имеет более широкую область цримеиения по сравнению с из:в.естны1ми -устройствами, так как к ней могут непосредственно подключаться ЦВМ и аналоговая аппарату;ра, например, АВМ, через имеющиеся в ее составе блок связи, ЦАБ и АЦБ. Кроме того, ЦИС допускает непосредственное вмешательство в ее работу человека-оператора через ПУ. Для ЦИС также характерна простота обмена информацией между блоками, ВХОДЯЩИМИ в ее состав, что обеспечивается наличием пространственно-временных коммутаторов ввода 6 и вывода 7, управляемых общим для всех коммутаторов блоком 8 настройки.

Существенным в предложенной ЦИС является то, что цифро-аналоговые и аналогоцифровые блоки могут рассматриваться как своего рода решающие блоки, так как на ВХОДЫ первых, соединенные с вы ходом коммутатора, информация подается в виде приращений функций, а на выходы вторых, соединенные с входами КБ, информация выдается в виде приращений функций так же. как это имеет место для входов и выходов ЦРБ. При этом любой ЦАБ 2 может быть соединен с выходом любого ЦРБ 1, а также любой АЦБ 3 может быть подключен ко входам любых ЦРБ 1.

Предлагаемая ЦИС предназначена для решения совместно с ЦВМ, АВМ и аналоговой аппаратурой достаточно сложных задач. Рещаемая задача разбивается на части. Та часть задачи, которая описывает очень быстропротекающие операции и которая оперирует, например с некоторыми внешними воздействиями, не поддающимися описанию (скорость ветра, температура окружающей среды, давление и т. п.), может быть отнесена к аналоговой части. Часть задачи, которая онисЫВает относительно медленные процессы И требует более высокой точности решения, чем аналоговая часть, реализуется с номощью блоков ЦРБ и может быть отнесена к цифровой части. Логическая часть задачи, связанная с обработкой результатов вычислений, принятием соответствующих команд по дальнейшему :реп1ени7О и изменению задачи, возлагается на ЦВМ. Цифровая и аналоговая части задачи могут рассматриваться также в качестве структурной подпрограммы ЦВМ, использование которой може

осуществляться одновременно с решением других задач, возложенных на ЦВМ.

ЦИС может работать в следующих режимах: ввод исходных данных, решение и вывод результатов.

Исходными данными для ЦИС являются: программная и числовая информация. Программная информация 1В свою очередь делится на программу коммутации, задающую схему соединения блоков ЦРБ, ЦАБ и АЦБ между собой, и настроечнЧю информацию, задающую режимы работы ЦРБ (интегрирование, суммирование и логические операции). Программа коммутации состоит из списков соединений выходов блоков ЦРБ и АЦБ с заданными множествами входов блоков ЦРБ и ЦАБ. Настроечная информация состоит из кодов операций всех блоков, участвующих в решении задачи.

К числовой информации относятся начальные значения подынтегральных функций для блоков в режиме работы цифрового интегратора.

К исходным данным относится также управляющая информация: интервал решения и интервал вывода информации на печать, задаваемые в виде числа шагов интегрирования, точность решения в виде кода соответствующего числа разрядов, а также сигналы пуска и останова.

Ввод исходных данных может производиться из трех источников: БВв 12, блока связи 13 с ЦВМ и ПУ 15. Ввод с ПУ 15 производится через БВв 12.

Под выводом результатов нонимается вывод числовой информации из блоков ЦРБ и АЦБЗ.

Работает ЦИС следующим образом.

Ввод исходных данных нроизводнтся из БВв 12 (блока связи 13 и ПУ 15).

Перед вводом настроечной информации в БУШ ноступает соответствующий сигнал ввода настроечной информации, а в блок 8 настройки коммутаторов записывается операционная часть команды, которая запоминается на регистре 10. В данном случае операционная часть команды означает «Ввод через КВв. В блоки ЦРБ 1 и ЦАБ 2 из 16 подается потенциал ввода настроечной информации.

После этого вводится номер первого из задействованных в задаче блоков, который но сигналу из БУ 16 передается в блок настройки коммутаторов и запоминается в счетчике 9. В результате этого в регистр 10 и счетчик 9 записывается команда, означающая ввод через КВв 6 в блок с номером, занисанньгм в счетч.ике 9. После расшифровки этой команды в блоке И расшифровки команд на выходе блока 8 настройки коммутаторов выдается управляюп1ий сигнал, по которому вход КВв 6. соединенный с вьгходом БВв 12, соединяется с выходом КВв 6, соединенным с блоком, имеющим номер, записанный в счетчике 9. Затем вводится соответствующий код настр:ое|41ной информации, который по сигналу из БУ 16 подается на вход КВвб и проходит на его выход, соединенный с входом ЦРБ. С выхода КВ.в 6 первый код настрЬеЧНой информации занисыва етоя в сООтветствую Щий блок ЦРБ. Таким образом, настраивается один блок. Если все последующие коды нужно ввести в блоки с последовательно воз1растающими на единицу но-мерами, то номера бл1Оков не вводятся, а перед вводом каждого очередного кода настроечной информации из БВв (блока связи) выдается импульс, подсчитываемый счетчиком 9. После каждого изменения кода в счетчике 9 изменяется и выход КВв 6, соединяемый со входом КВвб. Если очередной код настроечной информации необходимо ввести в ЦРБ с номером, отличающимся больше, чем на единицу по отношению к номеру в счетчике 9, то производится ввод номера блока, соответствующего вводу очередного кода настроечной информации.

После этого вводится числовая информация в заданные блоки ЦРБ и ЦАБ. Перед этим в БУ 16 из БВв 12 (блока связи 13 и ПУ 15) подается соответствующий сигнал ввода числовой информации, а в регистр 10 записывают код операции, означающей «Ввод числовой информации. Из БУШ при 3TOiM поступают соответствующие силнальг управления записью числовой информацией в БВв 12, ЦРБ 1 и ЦАБ 2. Дальнейшая последовательность работы тзкая же, как и при вводе настроечной ииформации. Отличие состоит лишь в том, что настроечная информация в блоки ЦАБ не вводится.

Ввод программы коммутации производится следующим обр-азом.

Из БВв 12 (блока св-язи 13 ц ПУ 15) через БВв 12 в блок 8 настройки коммутаторов оп:ерациоН,ная часть команды настройки КБ 5, которая запоминается в регистре 10. Код операции команды настройки КБ 5 может иметь два значения: установление соедипительных путей в КБ и разборка соединительных путей входа КБ со множеством выходов КБ. В счетчик 9 номеров блоков из БВв 12 (блока связи 13 и ПУ через БВв 12) записывается адресная часть команды. При этом вначале поступает номер блока ЦРБ или АЦБ, выход которого должен бьгоь соединен (при разборке разъединен) со множеством входов блоков ЦРБ или ЦАБ и БП. После расшифровки команды в блоке 11 и подачи управляющего сигнала -из БУ16 на блок 11, на управляющие входы КБ 5 из блока 8 подается сигнал., устанавливающий, какой вход КБ (выход ЦРБ или АЦБ) соединяется (разъединяется). Далее из БВв 12 (блока связи 13 или ПУ 15 че|рез БВв 12) поступает последовательность номеров входов ЦРБ или ЦАБ. Каждый очередной номер либо подается в счетчик 9, если он отличается больше, чем на единицу по отношению к предыдущему значению, либо не подается.

но вместо этого содержимое счетчика 9 увеличивается на единицу. Каждый раз команда, размещенная в счетчике 9 и регистре 10, расшифровывается блоком 11, и по сигнал;ам из БУШ блок 8 выдает в КБ 5 соответствующие управляющие сишалы, устанавливающие, какой выход КБ5 (вход ЦРБ, ЦАБ или БП) нужно соединить (разъединить) с ранее установленным входом КБ 5 (выходом ЦРБ

или АЦБ). Так строятся (разбираются) все остальные соединения входов КБ (выходов ЦРБ и АЦБ) с выходами КБ (входами ЦРБ. ЦАБ и БП).

После настройки КБ в БУ вводится управляющая информация (коды, задающие время решения и вывода информации на печать), и ЦИС готова к решению. Из БВв|12 (блока связи 13 и ПУ15) в БУШ подается сигнал пуска, и начинается рещение. Информация с

выходов ЦРБ и АЦБ через КВ5 (информация в виде напряжений) выдается на выходы ЦИС, которые могут подключаться к входам аналоговых устройств. На входы АЦБ цри их подключении к выходам аналоговых

устройств подается информация в виде, напряжений. Под воздействием управляющих сигналов, поступающих из БУШ, в ЦРБ, ЦАБ и АЦБ, в соответствии с кодами операций ЦРБ, во всех блоках ЦРБ, ЦАБ и

АЦБ производится переработка входной информации по алгоритмам либо интегрирования, либо суммирования, либо выполнения некоторых логических операций, либо, наконец, аналого-цифрового и цифро-аналогового

преобразования.

В соотватстВИи с заданным интервалом вывода из БУ и БП подаются сигналы записи так, что в БП хранится информация, относящаяся к заданной точке вывода. Из БП

информация выбирается в блок вывода 14, где либо печатается, либо передается на индикацию в ПУ15, если есть в этом необходимость. Так производится вывод результатов из множества блоков через заданный интервал времени без останова решения.

Вывод результатов может производиться также по сигнал ам либо с ПУ15, либо из блока связи 13. Папример, если требуется проследить за изменением некоторой неременной, то с пульта управления достаточно ввести соответствующую команду вывода в блок 8 настройки коммутаторов. По этой команде из блока настройки на управляющий вход КВыв 7 подается сигнал на соединение соответствующего входа КВыв 7 (выхода ЦРБ и АЦБ) с выходом. Инфор1мация с выхода соответствующего ЦРБ и АЦБ через КВыв 7 проходит в БВыв 14 и блок связи 13. При необходимости вывода результатов из

больщего числа блоков подается ряд соответствующих команд в блок 8 настройки коммутаторов.

В случае совместной работы с ЦВМ, блок связи 13 выдает на вход, подключенный к

ЦВМ, как сигналы о состоянии ЦИС (ввод,