Вычислительное устройство для спектроаналитических приборов Советский патент 1976 года по МПК G06F17/00 

(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРО. АНАЛИТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Структура устройства 1 не предусматривает схемной ипи микропрограммной реализации специальных многотактных операций, реализующих наиболее часто встречающиеся части алгоритмов обработки выходных сигналов спектроаналитическихприборов, например вычисление свертки, перекодирование, упаковка массивов информации. Это не позволяет значительно повысить скорость обработки информации, что особенно важно при работе в реальном масштабе времени.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство 2, содержащее аналого-цифровой преобразователь, входы которого соединены с группой входов устройства сумматор, соединенный двухсторонней связью с первым входом-выходом блока буферных регистров, первый выход которого соединен через дещифратор команд со входом блока управления операциями, цифро-аналоговый преобразователь, блок ввода-вывода и пульт управления, адресные входы которыхсоединены с кодовой шиной адреса, блок оперативной памяти и наборный блок, адресные и управляющие входы которых соединены соответственно с кодовой щиной адреса и с щи- нойуправления. Кодоваяшина числа сое дине на с информационными входами сумматора и цифро-аналогового преобразователя, с выходом аналого-цифрового преобразователя и информационными входами-выходами пульта управления, б пока ввода-вывода и наборного блока. Шина управления соединена с управпяющими входами блока ввода-вывода и цифро-анапогового преобразователя и двусто ронними связями с блоком управления операциями и управляющим входом-выходом пуль- та управления. Выход цифро-аналогового преобразователя соединен с первым выходом устройства, а второй выход блока буферных регистров соединен с кодовой щиной адреса.

Недостатками этого устройства является невозможность автоматического управления скоростью масс-спектра, взаимной синхронизации начала и окончания разверток массспектра с выполнением программ обработки сигналов спектроаналитического прибора, автоматическое изменение режима работы, что значительно снижает быстродействие устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и упрощение его обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит блок прерываний, блок управления спектроаналитическим прибором, блок постоянной памяти, блок односторонней памяти, генератор тактовых импулЕэСов и щину прерываний. Первый выход

блока управления спектроаналитическим прибором, выход блока прерываний, информационные входы-выходы блока постоянной памяти и блока односторонней памяти соединены с кодовой щиной числа. Входы-выходы блока управления спекроаналитическим прибором, блока прерываний, генератора тактовы импульсов, управляющие входы блока постоянной памяти и блока односторонней памяти соединены с шиной управления. Второй выход блока управления спекроаналитическим прибором, выходы пульта управления и блока ввода-вывода и вход блока прерываний соединены с шиной прерываний. Адресные входы блоков постоянной и односторонней памяти соединены с кодовой щиной адреса. Вход и третий выход блока управления спектроаналитическим прибором соединены соответственно со входом и вторым выходом устройства, а выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления спекроаналитическим прибором; на фиг. 3 - схема блока прерываний; на фиг. 4 схема генератора тактовых импульсов.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок управления 2 спектроаналитическим прибором, блок оперативной памяти 3, блок буферных регистров 4, сумматор 5, блок постоянной памяти 6, дешифратор команд 7, генератор тактовых импульсов 8, блок односторонней памяти 9, блок, управления операциями 10, блок прерываний 11, наборный блок 12, пульт управления 13, цифро-аналоговый преобразователь (UAFIJ 14, блок ввода-вывода 15, щину прерываний 16, кодовую шину 17 адреса и кодовую щину 18 числа.

Блок управления 2спектроаналитическим прибором 19 содержит триггеры 20, 21, узлы приоритета 22, 23, щифраторы 24, 25 формирователи 26-29, дешифратор номера абонента ЗО и узел согласования 31.

Блок прерываний содержит триггеры 32 33, элементы И 34-37 и шифратор 38

Генератор тактовых импульсов содержит кварцевый генератор 39, счетчики 40, 41, дещифраторы 42-44 и элемент И 45.

Система памяти устройства включает в себя не только все блоки памяти но и все регистры, преобразовате.ли и исполнительные узлы спектроаналитического прибора. К ним производятся обращения как к ячейкам памяти по присвоенным адресам. Б блоке 6 зона адресов 128-1023 отведена для констант, а в зоне адресов 1153-4095 содержатся служебные программы, обеспеч ваюшие связь пользователя с вычислител

Hiv.M устройстьом (свод-вывод данных, прием заданий с культа управпеиия) к выпопнеиие математических операций (стандартные под-программы), с также ггрограмма отладчик

В блоке 9 содержатся програкгмь) обработки спекроана иткческой информации н управления аналитически, прибором во время анализа. Вычнслнтэльное устройство снабжа ется библиотекой с,:енных узлов блока 9 для различных атгализа на обслуживавMOM приборе.

Программы, храчимы.е в блоках памяти 6 и 9, не разрушаются при выключении jc- тройства, а нрограм.мы обработки могут быть изменены пользоватэлсм только путем за мекы узлов блока 9, В нролс-ссе эксплуатации дополнительный прохраммь обработки спектре- аналитической льфоимаиин вводится нользователем в б,;ок 3 через блок 15 перфоленты или вручную с пульта 13.

ia наборнок блоке 12 устанавливаются ключи операнди и команды, которые могут изменяться пользоватолех; для адаптации нэкоторьгх. програмк обработки снекроаналитической инфо-э.-ацин к условияг, работ;,

аналитического прибора, а также выбора форматов и видов инф ормацни. 1зменение пежимов работ-; (подготовка к работе, ввод инф.ормации тестовый контроль;, составление и изменолке набопа пpoгpaлs :, участвуьз тих в ,:.),зоа6оГ1Ге, осуществляются г/ользо- вателем с пульто ллтравлентш 13, па котором распо.-.о.же:,:-.1 ктгонхи режимов (Ввод. Прогг)амг,,,а. Контроль и др, j и кнопки нроб1емпоорие;;тирОБант;ь х заданий ( Mciccспектр Вычит,;ип1э аона, Нормировка ; Хроматогра лгла тг др. ) Любое действие нользоватэ;(я па пу.г:ьтэ управления 13 классифицируется лите льным устройствох;, как п|-юрь;ванке, так как при этом должен нарушиться :-соц г,.1полиення программы но предл1еству} Л заданию. Управляющие сигналы постуназот но лгине управления 46.

Прерывап.ля гпограх1мы вь зываются также сигь-аламн днстатгцпонной сишсронизацтгн (Пуск развертки , Конец развертки к поступаюшими от аналитического прибора через блок 2, ;: сигналами, поступаюин1%П1 от блока 15, ири появ,ле1п-1И сигнала запроса прерыва1П1я блок 11 останавливает вы- полпение текул;ей программы и формирует переход к соответствующей пoднpoгpavIмe обработки прерывапр я, хранялюйся в блоке 6.

Триггеры 32, 33 являются триггераь:и приквантовки к синхросигналам устройства несинхронного сигнала Запрос прерывания, шифратор 38 формирует код операции и базу адреса передачи управления подпрограмме, Из блока 11 в б,лок 1О поступают снгтшлы Запрет выборки очередной кох;аьды и Онрос Пр , кзторь:н -,;: :- г:;:гС,к ;-- ся ко всех; ;;,..т-л лкл:.: 3;i;: ::.,

ПГ;еиь Зач::л и СЧН зГЬ/КГ : . 1.- ,.ле:источкика яаийос :. .ij-op;слиля, В з-о ,,.,BpeXiH ЛНифратОр л бЛ. л 1 Л;-:раб;:: ЧПС;Г

и выдпо на ;л:л::; ,.: о ксл ологлн; л ofH,вую часть anj/eca. когог ые ссво;:: гло :х:л; с колох Hoxiepa источника -Ллнпя образуют кол кох1анд-л ле ОЛс.,Л хП;;лт-- лення иоднрогпак/ме o6 :ia6;:TKi ; лнги-л; iii; ; ватнгя. Этоткод прнн1;маетс: с гг- 1 :- блок 4 и обоабатывао ся с л,: .,- лс-л 1 ратора 7 и блока 10 как чг--- ,: ля ХхГ , полученная и,з Г1ЛХ:Л1Л1.

Елок 2 обеснз лн1;арт ,)бл;-л one j}-,; со С11ект;-олн;л:т-ЛЛС ул:,: M:-.I :х .L лл- налахн управлелля.

Шифраторы 2.3. 2-t ijir- Kiv; : ,7 -тле; абонента. Фотчхлгрователг 2t-.;:;. лъля; гтл: peлoйны нt фогллнгюлате ЛЯХ-TL. Л е:.:: лф;; лтлг 30 распознает абоьантд. О л гекароалалит11ческого п;и;бОь;а в лылисллто,л-5лое устройство постхл1ают сигтт.лл- Пу .,лpasBGtiTKn, (тлсодло к кл;ал гллх л--..олной ках:еры заперт; н иллнкатола массовь1 члсел. Б ответ на полх ч нтте liejtв;лх двух слгналов блок 2 орг;нл;з; т лл.,;.ание работы ;стпо;1ства. Д-я вглуол ;::/ л:. Э7ой Функции устройстве сол |--лгт лвл г;л::гера запроса поер:.:вания 20 л ..: 1. лвл з-л;- грпо л:1-ета 22. 23 л два ::фьлтсл:а лох;ера абопонта 24, 25. Трлгглл;: . 2; 21 ппедназналень: для х-лаленля , : : л лК-рг вание, лоступаоллгх ог слск кого прибора. -егуллртс ii:...:. : л| ел;-нал ОПРОС Jli нпл о сугс:-;гл; 1Л;,,,л-л-г,/лл другого абонен а лсл8,л г Л1Л;;;-лл;л

одтнгл из лЛГфраторов нох;ера аллрамлрл;,- е-гл; абонента на лглну 12, 15локп1ует П; ,-ванле работы устройства с, crprjor:- лгу-глл абоне/гтов спгналох; 1рпо1злтат ;ларс-л;еКтрлметра :: сбрасывае; в исх(1ллое ,: ллглл,.ние триггер 20 (21/, нодгота};,лпвля лл,; л лрие;х;у очередной заявки.

Сигнал,; Пус1 /конен разр,с -ткл- л LX3 позволяют су1лесвлять х-прор-енлр P PVPOTкой в 3aBt:Ci x;ocT ; от хрда ;.Ли:лллл. 3 ;ол-:р

в зависимости от хода ООраблГЛЛ. i-,M;i:i:3,;:

тывая сигналы Пpoгpaxi ;ньi/i П}ск .;л ертки, Программный останов р.лзлрртк л , Ускорение развертки, Л 1зх1орр;н е 2 К.лл.. дому и,з этих сигналов присвоен ло: рр ,л; - нента, передаваеУлл) нз устройства ;;- : л-. ну 18 одноврел-генно с сигналох; упрлрлрллл Опрос Пр на депитфратор 30, вл;хРЛ; кого-рого подключены к .,.х; форхнтррл. 26-29. Сигнал Ускорение развертки служит для сокращения времени анализа, когда в процессе обработки отбрасывается несущественная входная информация о каком-либо участ- ке масс-спектра. Сигнал Измерение О управляет отклонением ионного пучка от коллектора на время измерения уровня нуля усилительного тракта Код индикатора массовых чисел считывается через узел согласования 31 на шину 18 По управляющему сигналу Опрос Пр для преобразования временной оценки положения пика. Описанный бпок 2 разработан для работы в системе обработки с масс-«спектрометром УКМП-П, но функционально является достаточно типичным для всех подобных устройств Для организации выполнения многотакт- ных операций в вычислительном устройстве применен управляемый генератор тактовых импульсов 8. Кварцевый генератор импульсов 39 имеет частоту 1 МГЦ, счетчик 40 является счетчиком тактов, а счетчик 41 - счетчиком стадий. Дешифрация тактов, стадий и синхросигналов обеспечивается дешифраторами 42-44. Работа блока 10 синхронизирована четырехфазной сеткой тактов, вырабатываемых дешифратором тактов. Длительность такта (фазы) составляет 1 мксек, период следования однофазных тактов - 4 мксек. Выполнение команд в блоке 10 разбито на стадии без каких-либо интервалов между ними, причем выборка команды из памяти производится в первой стадии, а исполнение - во второй или второй и третьей, или второй, третьей и четвертой. Продолжительность стадий (число периодов однофазных тактов, охватываемых одной стадией) не постоянно, а определяется по коду операции в дешифраторе 7. Переход из одной стадии в другую может производиться либо в следующую по номеру стадию,либо в первую стадию (код счетчика стадий ОО) с помощью сигналов Разрешение счета и Установка в нуль, поступающих в генератор 8 из блока Ю. Номер стадии, декодированный в дешифраторе 43, коммутирует в дешифраторе 44 че- тырехфазные такты на соответствующие выходы синхросигналов, поступающих в блок 2 &.1Числительное устройство представляет собой одноадресную синхронную ЭВМ, выпол няющую как однотактные, так и многотакт- ные арифметические и логические операции в шестнадцати -разрядном сумматоре по про раммам, хранимым в блоках постоянной памяти, и обладает следующими основными параметрами: объем оперативной памяти 1024 (шестадцатиразрядных ячеек), объем постоянной памяти 4096 (шест адцатиразрядных ячеек), объем односторонней памяти 4096 (шест надцатиразрядных ячеек) время выполнения однотактных операций 8 мксек, время выполнения многотактных операций (8+4п) мксек, (ц - число тактов, для умножения и деления (п 17). число каналов АЦП 3, чувствительность АЦП 100 мкВ, число разрядов АЦП 15, класс точности АЦП 0,05, время преобразования 128 мксек, число каналов ЦАП 6 и число разрядов ЦАП 6. Наличие в устройстве блока постоянной памяти с прикладными программами, блока управления спектроаналитическим прибором, блока односторонней памяти, блока прерываний и генератора тактовых импульсов обеспечивает возможность управления спекттроаналитическим прибором во время анализа и изменения программ обработки информации в зависимости от хода анализа, в частности обеспечивает автоматическое изменение режима работы спектроаналитического прибора, автоматическую синхронизацию начала и окончания разверток массспектра с выполнением программ обработки. Это позволяет в 5-10 раз повысить быстродействие устройства и значительно упростить его обслуживание. Формула изобретения Вычислительное устройство для спек- троаналитических приборов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, входы которого соединены с группой входов устройства, сумматор, соединенный двусторонней связью с первым входом-выходом блока буферных регистров, первый выход которого соединен через дешифратор команд со входом блока управления операциями, цифро-аналоговый преобразователь, блок ввода-вывода и пульт управления, адресные входы которых соединены с кодовой щиной адреса, блок оперативной памяти и наборный блок, адресные и управляющие входы которых соединены соответственно с кодовой щиной адреса и шиной управления, причем кодовая щина числа соединена с информационными входами сумматора и цифро-аналогового преобразователя, с выходом аналого-цифрового преобразователя и информационными входамвмэыходами пульта управления, блока ввода-«ывода

и наборного блока, шина управления соединена с управляющими входами блока ввода-вывода и цифро-аналогового преобразователя и двусторонними связями с блоком управления операциями и управляющим входом-выходом пульта управления, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с первым выходом устройства, а второй выход блока буферных регистров соединен с кодовой шиной адреса, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и упрощения его обслуживания, оно содержит блок прерываний, блок управления спектроаналитическим прибором, блок постоянной памяти, блок односторонней памяти, генератор тактовых импульсов и шину прерываний, причем первый выход блока управления спектроаналитическим прибором, выход блока прерываний, информационные входы-выходы блока постоянной памяти и блока односторонней памяти соединены с кодовой шиной числа; входы-выходы блока управления спектроаналитическим прибором, блока прерываний, генератора тактовых импульсов, управляющие входы блока постоянной памяти и блока односторонней памяти соединены с шиной управления; второй выход блока управления спектроаналитическим прибором, выходы пульта управления и блока ввода-вывода и вход блока прерываний соединены с шиной прерываний; адресные входы блоков постоянной и односторонней памяти соединены с кодовой шиной адреса, вход и третий выход блока управления спектроаналитическим прибором соединены соответственно со входом и вторым выходом устройства, а выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Вычислитель dЕС - 6. Каталогфирмы ЗЕОЬ

2.Вычислитель DТ}А -5. Каталогфирмы

aEOL

Фид. /

Фиг. 2

0

i