Устройство для обработки и ввода информации Советский патент 1982 года по МПК G06F3/04 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ GBfABGTKM И ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в различных измерительно-информационных системах для экспресс-анализа, под готовки, хранения и ввода в электронные вычислительные машины (ЭВМ) экспефиментальных данных при научных исследованиях, физических и медико-биологических экспериментах. Известно устройство для ввода информации, содержащее блок коммутации, блок компенсации временного сдвига, блок выделения кода времени, блок выбора каналов, блок отбора данных, блок формирования машинного слова, блок контроля, блок сопряжения с ЭВМ,.блок преобразования формата данных, блок формирования адреса массива, блок управления 1 . Недостатками известного устройства являются ограниченная гибкость коммутации; отсутствует возможность оперативного отображения обрабатываемой информации; низкая эффективность использования процессора ЭВМ; отсутствует возможность управления со стороны экспериментатора ходом обработки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки и ввода экспериментальных данных в вычислительную машину, содер.жащее блок согласования и коммутации, вход которого соединен с первым входом устройства, первый выход подключен к первым входам блоков формирования машинных слов, преобразователя кодов, разрежения данных, сжатия, сглаживания, контроля данных и оперативного отображения, второй выход - к входу блока компенсации временного сдвига, первый выход которого соединен со вторыми входами блоков формирования машинных слов, преобразователя кодов, сжатия, контрбля данных, сглаживания и оперативного отображения, второй выход соединен с входами 397 блоков разрежения данных, выделения кода времени и выбора каналов, первые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, вторые выходы блоков выбора каналов и выделения кода времени соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока формирования машинных слов, выход блока управ-ления соединен с пятым входом блока формирования машинных слов, третьим входом блока преобразователя кодов , входом блока сопряжения с вычислительной машиной и управляющими входами блоков сжатия, оперативного ото- 15 бражения, контроля, сглаживания и программного взаимодействия, выход которого подключен к пятому входу блока управления и третьему выходу устройства, а вход - ко второму входу устройства, второй вход блока сопряжения с вычислительной машиной соединен с управляющим входом устройства, а выход - со вторым выходом устройства, выход преобразователя кодов соединен с пятым входом блока оперативного отображения и шестым входом блока формирования машинных слов, выход которого подключен к первому выходу устройства вйход блока контроля данных подключен К четвертому входу блока управления, четвертый выход устройства соединен с выходом блока оперативного отображения, третий вход блока сжатия и седь мой вход блока формирования машинных слов соединен с выходом блока сглаживания, восьмой вход блока формирования машинных слов соединен с выходом блока сжатия и четвертым входом блока оперативного отображения С2. Это устройство имеет ограниченные функции оперативного отображения и контроля экспериментальной информации не обеспечивает возможность приема информации от многих источников информации, что необходимо при проведении научных экспериментов; отсутствует возможность вмешательства экспериментатора в ход ввода и обработки данных в устройстве у не осуществляет долговременное хранение введенной информации; позволяет подключать к себе только вычислительные машины; низкий коэффициент использования процессора При обработке экспериментальной инфор мации. Целью изобретения являетсярасширение функциональных возможностей уст 8 роиства путем управления периферийными устройствами. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обработки и ввода информации, содержащее блок согласования, первый вход которого является первым входом устройства, блок разряжения данных, второй вход которого соединен с входами блока выбора каналов, блока выделения кода времени и первым выходом блока компенсации временного сдвига, а выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока выделения кода времени, третий вход - с первым выходсйМ блока выбора каналов, пятый вход - с выходом блока контроля данных, шестой вход - со вторым выходом блока задания программы, первый выход блока управления соеди- . нен с третьими входами блоковзадания программы, формирования слов сжатия, отображения, контроля данных, сглаживания, преобразователя кодов и является первым выходом устройства, второй вход блока сглаживания соединен со вторым выходом блока компенсации временного сдвига и вторыми входами блоков формирования слов, сжатия, отображения, контроля данных и преобразователя кодов, а выход - с четвертыми входами блока отображения, блока сжатия и блока формирования слов, пятый вход которого соединен со вторым выходом блока выделения кода времени, шестой вход - со вторым выходом блока выбора каналов, седьмой вход - с выходом преобразователя кодов и пятым входом блока отображения, восьмой вход - с выходом блока сжатия и шестым входом блока отображения, первый выход блока формирования слов является вторым выходом устройства, второй вход блока задания программы является третьим входом устройства, введены первый и второй коммутатору, блок формирования команд, блок приоритета, первый вход которого соединен со вторым выходом блока управления, второй вход - с третьим выходом блока согласования, третий вход - с первым выходом блока задания программы, выход блока приоритета соединен со вторым входом второго коммутатора и третьим входом первого коммутатора, первый ёход которого соединен со вторым выходом блока задания программы и четвертым входом блока управления, вторбй вход - с выходом блока отображения, а выход - со вторым входом блока согласования, первый вход второго коммутатора соединен со вторым выходом блока согласования, первый выход с первыми Входами преобразователя ко дов, блоков формирования слов, контроля данных, сглаживания, сжатия и отображения, второй выход - с входом блока компенсации временного сдвига, третий выход - с первым входом блока разряжения данных, а четвертый выход с входом блока формирования команд, выход которого соединен с первым вхо дом блока задания команд, первый выход блока согласования является четвертым выходом устройства. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит блок 1 согласования, блок 2 приоритета, первый коммутатор 3) блок А формирования команд, блок 5 компенсации временного сдвига, блок 6 выбора каналов, блок 7 выделения кода, времени, блок 8 разрежения данных, блок 9 управления, преобразователь кодов 10, блок формирования слов 11, блок 12 сопряжения с концентраторами, блок 13 буферной памяти, блок 1t внешней памяти, блок 15 контроля данных, блок 16 сглаживания, блок Г/ сжатия, блок 18 отображе ния, второй коммутатор 19, блок задания программы 20, входы 21-24 и выходы 25-28. Устройство функционирует следующим образом. Ко входу 21 устройства через соответствующие интерфейсы блока 1 подклю чаются различные источники информации а к выходу 28 графопостроители и выводные устройства. Причем источник информации (ИИ) , графопостроители и выводные устройства компонуются по группам. Каждая группа состоит из одного или нескольких источников информации, графопостроителя и выводного устройства. Устройства группы расположены в непосредственной близости друг от друга и имеют один логический адрес. В качестве ИИ применяются устройства типа многоканальных кодовых магнитных регистраторов, аналого-цифровых преобразователей, преобразователей частота - код, клавиатура - код график - код и т. д. При этом ИИ условно подразделяются на кодовые, с.которых информация поступает в виде определенной периодической последовательности кодов, совокупность которых составляет информационный кадр, бескадровые, к которым относятся преобразователи аналог - код, частота у код, график - код и командные, содержащие преобразователи типа клавиатура - код. Сигналы запросов ИИ на ввод информации через блок 1 поступают в блок 2, который регулярно опрашивается блоком 9- Блок 2 выбирает ИИ из числа, запросивших ввода, обладающий высшим приоритетом, и подает сигнал на коммутаторы, по которому блок 3 организует информационную связь выбранного ИИ с блоком 4, а блок 19 связь блока 18 через блок 1 с графопостроителем и печатающим устройством выбранной группы.I Кроме того, блок 19 организует управляющие связи (команды пуск, стоп, разрешение работы, перемотка ЛПМ и т. д.) блока 20 через блок 1 с устройством управления выбранного ИИ. По сигналу разрешения работы выбранный ИИ начинает передачу информации, а устройство ее прием. После окончания работы с выбранным ИИ на обслуживание поступает другой источник информации, обладающий высшим приоритетом в сравнении с остальными устройствами, запросившими ввода. Информация с ИИ в виде слов различной разрядности в широком частотном диапазоне тремя потоками поступает на вход 21 блока 1 согласования, который обеспечивает сопряжение источников ииформации с устройством. С выхода блока 1 информация поступает на блок 3 который коммутирует информационные потоки в заданном направлении для анализа обработки, управления и ввода. С выходов блока 3 информация с бескадровых ИИ поступает непосредственно в блоки 10, 11, 15 18, импульсы сопровождения в блок 8, с кадровых ИИ в блок 5 компенсации временного сдвига, который накапливает в буферных регистрах поступающее информационное слово и задержанным на определенную величину импульсом сопровождения выдает его в блоки 10, 11, , тем самым компенсируя временные сдвиги (перекос), которые возникают при воспроизведении измерительной информации с магнитных лент, при этом служебная информация (коды времени, синхроимпульсы, служебные отметки) поступает в блоки 6-8. С командных. ИИ информация поступает в блок k формирования команд, в буферных регистрах которого формируется командная информация, которая передается далее в блбк 20. Блок 6 выбора каналов предназначен для выделения тех заданных каналов кадра, информация с которых должна быть в дальнейшем обработана и проана лизирована. При этом разрешение на выбор заданных каналов кадра вырабатывается последовательно при помощи счетчиков каналов с дешифраторами, подсчитывающих канальные импульсы сопровождения. Сигнал разрешения на выбор канала/поступает в блок 9 управления, а код номера выбранного канала совместно с зарегистрированной в этом канале информацией - в блок 11 формирования слов. Блок 6 позволяет воспри нимать с переменным количеством каналов , так как сброс счетчиков каналов производится признаком начало кадра (маркером) , который выдается совместно с информацией первого разрешенного .канала кадра. Количество каналов в ин формационном кадре зависит от типа ИИ, поэтому каналы в кадре условно разбиты на диапазоны. Выбор диапазонов осуществляется при помощи счетчи(ja диапазонов с дешифратором. Разрешение на выбор диапазонов поступает в блок 9 управления. Блок 7 выделения кода времени используется в тех случаях, когда с ИИ поступает зарегистрированный временной код. Блок производит необходимые операции по выделению кода времени из последовательности опорных импульсов или из каналов кадра, выделенных для этой цели. Кроме того, блок 7 при необходимости, преобразует двоичный последовательный код времени Б параллельный и выдает его в блок 1Т для по следующей записи или в блоки 13 и 1 В тех случаях, когда ввод, анализ и обработка информации осуществляется по заданному коду времени в интервале Т начала - Т конца, сигналы сравнений текущего и заданных кодов времени поступают в блок 9 управления, разрешая или запрещая ввод, анализ и обработку информации. Блок 8 разрежения данных осуществляет дискретизацию поступающей в устройство информации, управляя через блок 9 ее прохождением на блоки 10, 11, 15-18 устройства. Разрежение производится в соответствии с требуемыми режимами анализа, обработки и ввода. При этом блок осуществляет анализ служебной инффмации (отметки, синхро импульсы, маркеры, признаки времени и т. д.) и изменений параметров на определенную величину, зарегистрированных в заданном канале кадра. При отсутствии служебных отметок прореживание поступающей информации по определенному закону может быть осуществлено по командам ЭВМ, командных ИИ или пульта управления устройством. Сигналы разрешения на обработку и. ввод поступают в блок 9Блок 9 управления обеспечивает согласованное функционирование всех блоков устройства, вырабатывая при помощи распределителя импульсов определенную последовательность;- управляющих сигналов (микротактов). Кроме того, блок 9 регулярно опрашивает блок 2 для определения появления запросов от ИИ. Блок 9 управляется блоком 20 по командам, кодом операций, начальными условиями и т. п. и по мере их исполнения разрешает поступление информации в блоки 10, 11, 15-18. Преобразователь кодов 10 при соответствующем разрешении с блока 9 воспринимает информационные слова одного из потоков, преобразует их из двоичного кода в десятичный и передает в блок 18 оперативного отображения для выдачи на печатающее устройство и графопостроитель выбранной группы или в блок 11 для занесения в концентраторы и блоки 13 и I устройства. Блок 11 формирования слов состоит из схемы формирования машинного слова, имеющего разрядность выходных сдвиговых регистров и определяемому по наибольшему количеству разрядов принимающих концентраторов, дополненных до числа кратного байту. Блок 11 формирует слова одной разрядности из разноразрядной информации, поступающей из разнотипных ИИ через блоки 3, 5 и 10. При этом с помощью интерфейсов обеспечивается побайтная передача словами с разрядностью, принятой в ЭВМ. Для идентичности выходная информация (Содержит служебные разряды, соответствующий код которых является признаками начала кадра, кода времени, сбойного кадра и т. д. С той же целью в слова, выходящие с устройства, могут включаться коды выбираемых каналов, зарегистрированного текущего времени, а также служебные отметки. Для контроля правильности передачи информации в блоке 11 формируется контрольный код скомпонованных слов или байтов, которые после выполнения всех заданных условий предварительно подготовки и ввода через соответству ющие интерфейсы выдаются в ЭВМ (выхо 26) или буферную память (блок 13) ус ройства.. Запись подготовленной информации в ЭВМ или буферную память осуществля ется при помощи блока 12 сопряжения. Это дает возможность заносить поступающую от ИИ информацию одновременно в буферную память и ЭВМ. При этом блок 12 вырабат.ывает необходимые управляющие сигналы для организации ин формационного обмена блока 11 с блоком 13 и с каналами прямого доступа в память ЭВМ, Во всех режимах адреса записи формируются в ЭВМ и блоке 13 и определяются программой обработки. Управляющие воздействия поступают в ЭВМ через соответствующие интерфейсы (выход 25), а э блок 13 по непосредственной связи. При работе с ЭВМ после подготовки очередного слова блок 12 выдает сигнал готовность, по которому процессор выделяет ближайший цикл обращения к оперативной памяти (ОП), вырабатывая сигнал прием кода (поступает на вход 22 устройства) и производится запись информационного слова в ОП по сформированному в канале адресу. При записи информации в блок 13 буферной памяти схема взаимодействия с блоком буферной памяти вырабатывает сигнал запись, а после записи информации в память блок 13 вырабатывает для блока 12 сигналы ко нец записи и готов. Блок 13 буферной памяти осуществляет накопление в оперативной памяти информации, поступающей из блока 11, и производит передачу накопленной информации в ЭВМ через блок 11 и блок 1, Блок 13 может работать в режимах регистрации, передачи и регистрации и передачи одновременно. Оперативная память блока .разбита на две части, при этом организована естественная запись информационных слов в каждой ее части т, е, очередное слово записывается в последующую ячейку. В начале информация вводится в первую половину ОП, а после ее заполнения во вторую. При этом в зависимости от режимов работы устройства после заполнения первой половины ОП может вырабатываться сигнал на запуск блока и блока 12 для перезаписи информации из первой половины с одновременным заполнением второй половины ОП или сигнал на запись в блоки I и 12 вырабатывается после полного заполнения ОП, Такой режимэ позволяет осуществлять непрерывный ввод больших массивов поступающей информации во внешнюю память устройства без участия ЭВМ или с минимальным их использованием. Блок И внешней памяти осуществляет перезапись информации из блока 13 на магнитную ленту (МЛ), которая в дальнейшем может быть использована для обработки в ЭВМ или информация с МЛ может быть непосредственно считана ЭВМ, запросившим обмена. Информация в блок И записывается по зонам. Длина зоны равны половине объема ОП блока 13. При каждом обращении к блоку И со стороны блока 13 информация записывается в зону, следующую за записанной. После заполнения информацией определенного количества зон очередной информационный массив записывается с начальной зоны. При таком режиме записи информации в блок I необходимо, чтобы к моменту перехода на запись к начальной зоне предыдущая информация, записанная в этой зоне была считана для обработки одним из концентраторов, работающим с устройством или замена новой МЛ, Перед тем, как произвести обмен с блоком И, ЭВМ подают запросы на обслуживание по входу в схему управления коммутацией, которая в зависимости от приоритета даёт команду коммутатору на подключение того или иного концентратора к блоку }k (выход 27). По окончании очередного обмена блок 1 при наличии других запросов организует подключение очередной ЭВМ, обладающей большим приоритетом в сравнении с остальными. Обмен осуществляется независимо от работы остальных блоков устройства, по|этому работа с блоком k может осуществляться одновременно с вводом информации. Обмен с блоком I происходит до тех пор, пока не обработаны все запросы. Блок 15 устройства осуществляет контроль правильности поступающей информации от ИИ и локализацию сбойных участков информационных носителей, применяемых в ИИ, Количество сбойных ситуаций (неправильная контрольная сумма, пропадание синхроимпульса и т, д,) фиксируется счетчиком сбоев, а сбойная информация отмечается специальными признаками. Блок 16 согласования при наличии соответствующего разрешения с блока 9 управления осуществляет устранение одиночных, случайных выбросов значений исследуемых процессов. При этом выбро сом считается значение, отличающееся от предыдущего на величину, большую заданной. Обнаруженный выброс интер полируется. Сглаженная информация поступает в блок 11 для занесения в ЭВМ или блок 13 и в блоки 17 и 18. Блок 17 сжатия под управлением бло ка 9 воспринимает информацию с блоком 3, 5 и 16 и сокращает ее объемы и избыточность при вводе или оператив ном отображении без ухудшения точности характеристик, получаемых результатов обработки. Информация на выход этого блока проходит только после изменения исследуемого процесса на величину заданного приращений, к которому приформировывается количество пропущенных информационных слов, для восстановления сжатой функции с сохранением времени масштаба и контроля. Блок 18 отображения осуществляет выдачу кодовой информации через блоки V9 и 1 на графопостроитель с предварительным преобразованием в аналоговую форму и печатающее устройство выбранной группы. Выводные Графики имеют вид параметр ео времени, а на печать совместно с информационными словами вь|даются служебные отметки, коды текущего времени и т. д. Блок 19 вывода коммутирует информационные и служебные сигналы, поступающие с блоком 18 и 20 к внешним уст ройствам, вь.|бранным для работы соглас но алгоритма. Блок 20 позволяет осуществлять управление работой внешних устройств вы бранной группы и задание функционирования устройству со стороны концентра торов или экспериментаторов с помощью ИИ типа клавиатура - код через блоки 1, 3 и , При этом из ЭВМ (вход 23) и блока 4 выдаются в блок 20 управляющие слова, содержащие коды операций, номера устройств, константы начальных условий и т. п. По этим командам через блок 19 производится пуск, стоп- перемотка лентопротяжных механизмов выбранных ВНУ, а также задаются режимы обработки информации в устройства. Устройство позволяет согласно задаваемого алгоритма приоритета производить обраооТку информации от многих .источников информации; осуществлять сглаживание исследуемых процессов и сжатие информации, преобразовывать кодовую информацию в аналоговую с последующим выходом на выбранный графопостроитель совместно с метками времени и служебными отметками; выполнять документирование выходной информации на выбранном печатающем устройстве обеспечивать программное задание режимов функционирования и управление работой ИИ и устройства как со стороны ЭВМ, так и экспериментаторов, производить оперативное изменение работы устройства со стороны экспериментатора; осуществлять запись и долговременное хранение больших массивов информации с последующей их передачей для окончательной обработки на ЭВМ; производить контроль информации, поступающей от ИИ и отмечать сбойные информационные слова и кадры; формировать информационные слова для ввода в концентраторы и осуществлять их раскомпоновку для побайтного обмена. Формула изобретения Устройство для обработки и ввода информации, содержащее блОк согласования, первый вход которого является первым входом устройства, блок разряжения данных, второй вход которого соединен с входами блока выбора каналов, блока выделения кода времени и первым выходом блока компенсации временного сдвига, а выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом блока выделения кода времени, третий вход - с первым выходом блока выбора каналов, пятый вход - с выходом блока контроля данных, шестой вход - со вторым выходом блока задания программы, первый выход блока управления соединен с третьими входами блока задания программы, формирования слов, сжатия, отображения, контроля данных, сглаживания, преобразователя кодов и является первым выходом устройства , второй вход блока сглаживания соединен со вторым выходом блока компенсации временного сдвига и вторыми входами блоков формирования слов, сжатия, отображения, контроля данных и преобразователя кодов, а выход - с четвертыми входами блока отображения, блока сжатия и блока формирования слов, пятый вход которого соединен со вторым выходом блока выделения кода времени шестой вход - со вторым выходом блока выбора каналов, седьмой вход - с выходом преобразователя кодов и пятым входом блока отображения, восьмой вхо - с выходом блока сжатия и шестым вхо дом блока отображения, первый выход блока формирования слов является вторым выходом устройства, второй вход блока зада.ния. про граммы является третьим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциона.льных возможностей устройства путем управления периферийными устройствами, в него введены первый и второй коммутаторы, блок фор мирования команд, блок приоритета, первый вход которого соединен со вто.рым выходом блока управления, второй вход - с третьим выходом блока согла сования, третий вход - с первым выходом блока задания программы, выход блока приоритета соединен со вторым входом второго коммутатора и третьим входом первого коммутатора, первый вход которого соединен со вторым выходом блока задания программы и четвертым входом блока управления, второй вход - с выходом блока отображения, а выход - со вторым в {одом блока согласования, первый вход второго коммутатора соединен со вторым выходом блока согласования, первый выход - с первыми входами преобразователя кодов, блоков формирования слов,- контрюля данных, сглаживания, сжатия и отображения, второй выход - с входом блока компенсации временного сдвига, третий выход - с первым входом блока разряжения данных, а четвертый выход - с входом блока формирования команд, выход которого соединен,с первым входом блока задания команд, первый выход блока согласования является четвертым выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If Sjliez, кл. G 06 F З/О, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР И 602935, кл. G Об F З/О, 1976 (прототип).

17

15

10

2

19

г

a

20