Устройство для программирования цифровых интегрирующих структур

11526892 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.08.76 вид-ву 51) М.1 хл. 6 06 Е 9 00 059221/2 Государственный комитеСовета Министров СССР 1.32 88.8 юетепь х,ь 53) елам изобретений и открытий оп бликования Описапи 14.10.76Каляев, В, И.каревич иенк Таганрогский ради им. В,Д(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАНИ ЦИфРОВЪХ ИНТЕГРИРУЮЩИХ СТРУКТУР Изобретение относится,к области вычислительной техники и может быть использовано совместно с цифровыми иптегриру 1 ощпми структурами (ЦИС) и другими вычислительными устройст 1 вами, реализованными с помощью цифровых интеграторов, для их автоматического программирования, а тахже с цифровыми,вычислительпыми машинами (ЦВМ) для расширения их функцианальных возможностей.Известно, что для автоматизации програм. мирования ЦИС может быть использован аппаратуриый транслятор, реализованный в зиле устройства для обработки информации, содержащего запоминающий блок с регистром адреса, адресными ключами и элементами памяти, арифметический блок и блок управления, потенциальный ключ автономного цифрового автомата. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее блох вводя исходных датных, выход которого связан с входом запоминающего блока исходных да:1:ых, соединенного двухсторонними связями с арифметическим блоком, выход которого соединен с входом блока вывода, и блок управле:1 ия, соединенный двухсторонними связями с блоком ввода исходных данных, запоминающим блокам исходных данных, арифметичесх 1 о блохом и блоком вывада. В настоящее время имеипО Ганне упиьсрсальные ЦВМ ис.1 дльзуются в качестве цифрового программирующего автомата для азтомятической подготовки 1 рограммы для 5 ЦИС, Однако этот путь пс дает .1 олного решения вои 1 зоса. Тразсляторы, осущестзляюцпе автоматическу 1 о разработку программ для ЦИС, представляют собой программы, сложные и большие по оГьсму, и для рязда О ботки и реализации этих программ требуетсяиспользование ЦВМ и их математическое обес 11 ечение. При этом неэффективно используется оборудование и математическое обеспечение ЦВМ, наблюдается существенный 15 расход машинного времени ЦВМ и ограничивается оперативплость з общей подготовке программ для ЦИС.Напбдг 1 сс пдгно эти педдста Гхп могут бы Гьуст 1 зяпены путсм яппя 1 зятурпой рея:извини трансляторов и других элементов программного Оосспече;1 ия Ц 11 С. В зависимости ог условий и одласти использования ЦИС можно указать следующие два основных подходя к яппаратурной реализации программпого обеспечения Ц 11 С; погружение программпых средств ЦИС з аппаратуру ЦИС и разработка автономно 1 специализированной аппаратурной приставки к ЦИС. Второй путь призодит х построеншо устрой тва с более широхизо ми функциями по сравнеишо с известным, испсциально гприспособлецного для программирования ЦИС. Его использование упрощает подготовку и сокращает время програм ми ровяция зддач для ЦИС, а также позволяет использовать ЦИС без сопровождающей уц 1- версальной ЦВМ.Цель изобретения - рясширецие класса решаемых задач,Это достигается тем, что з предлагаемое устройство введены блок формирования сис. тем дифференциальных уравнений Ше;11 оца, блок формировасция программ, коммутации, блок формировация ко;ов операций, олок формирсваиця програсмм для вычисления 1 Ячаль.1 Ы Х 3 Н Я ч С и й и 0 л О 1 с ф 0 р м и;)103 д с 1 51 с с Тем масштабных соотношений, сое;ицсццыс .вухстороциими связями с запомииак)щим )гОкоъ исхо,:пых данных и блоком управления, за омицаощий Олск стандартных систем урдвцс. иий Шеннона, запоминающий блок колов осраций, запомицяощий блок подпро"рамм ком мутации, запомицаощий блок по:прогрямх для расчета начальных значений и запоминающий блок систем масштас)цых соотцошс. пий, сое;ипсиные двухстороццпми связями с блоком управления. Выход запоминакнцс: о блока стандартных систем дифференциалыЫх уравнений Шеннона соединен с входом блока с)н)рмирдвдция систем дифференциальных уряв:еий Шеннона, выход зачомицаюшего блока подпрограмм коммутации сос;ицсц входом блока формирования программ коммутации, выход запомицаощего олэка кодов операций соединен с входом блока формиро. вация кодов операций. Выход зацомНающего блока подпрограмм для расчета начальных зцачсций соедцнец с выходом блока форХировация программ для вычисления начальных ЗЦЯЧЕНИЙ. Я ВЫХОД ЗЯПОМИНЯЮБСГО ОЛОКЯ СИС- тем масштабных соотцошсццй - с входом олока формирования систем масштас)цых соотношений.Повышение эффективности и расширс;ис возможностей автономного использования ЦИС для работы в реальном масштабе врсвеци, а также освос)ождецпе ЦВЧ и матсма. тическос ос)еспечецие ЦВМ для программирования достигается за счет реализаци изобретения в виде автономного с:сцидлизрован. ного цифрового автомата, осущс:твляюцсго полцхо подготовку программ для ЦИС.Предлагаемое устройство позво.яст ".росто и эффективно осуществлять автоматическое преобразование в программы решения ця ЦИС широкого круга ф цсциопасц,цых звисимостей (эсемецтарцых функций. Си:тем ли ей иы.с и,нелинейных обысцовеицых дсифферецциальцых уравнений, систем ал;ебраическпх и трацсцецдеитцьх уравнений, итегрялов ц др.), це содержащих гипертрацсцецдецтцых фусций. Для осуществления этого пре. образовация исходная задача описывается ца непроцедурном специализированом языке программирования высокого уровня и взо-,ися в устройство программирозяНя.Пример записи системы диффсре:ццальцых уравнений у" = е"+ ви (х + )х = 1 1 пу+ бх. Т, х . - с д = е,= е Ца 51 ЗЫКЕ ЦР 01 РЯЛ 1 МИРОВс 1 ЦИЯ:Ьерп - вычисление координат;О агрппеп 1 1; 1 цпс 11 оп х, у; соцйап а, 6, ее., с5151 егп - преобразпанис системы в программурешесция для ЦИС: р= с х р ( а - , ру) -зи (рх - , г);р= 1 с ) и 1 р,) + 6 " ."; 3;х= с; 1 = с,;,)1 -- е,15 епс 1,20 По исходной задаче, зацисяиой ца языке программирования, предлагаемое устройство осуществляет формирование системыдифференциальных уравнений Шеиона, программы соединения решающих с)локов Ц 11 С,25 кодов о;)ераций, необходимых Лля цсроГкцрешающих б)локов, системы масштабных соОтЦОШСЦИй, ИО КОтОРОй Ра СсИТВС)ТСЯ ХЯС:1 т я б ы,:5 Ц 11 С с ф ц к с и 1) О в д;1 ц;) и з а: я то Й, дтакже вычислсцие начальных зд с.и:с)с 30 мс цых.Иа чертеже показана блок-схема:редла.гасмого устройства, где 1 - блок вводя ис -ходцых данных, 2 - - зацомицакицийлок и.- хдлцых,снных, 5 - бгок Уцдвлснц 51, 4З 5 арифметический блок, 5 - с)лок формирования систем дифференциальных уравцецийШеннона, б -- блок формирования црэграм);соммутации, 7 - с)лок формирс)дания ко,озопераций, 8 -- блок формирования программ4 О лля вычисления начальных значений, 9лок формирования систем )ясцТяыхотношений, 10 - запоминающий блок стандартных систем уравнений Шеццоця, 1 взаид)Нцаоций блок подпрограмм коммута 45 ции, 12 - запоминающийлок:содов О.сра.ций, 13 - за: омицаОпи блэк иол;рограммдля расчета цачалыых зцачсци 1, 1-1 за:омицающийлок систем масштабных соотношений, 1 э - олок вывода.Ь,сс( в 305 а, сос. Нцснцый 0О:тодд:,цс 1.связью с запоми.аОццм блоком и двухсторонней связью с блоком управления, прелцязцаче; Для ввода 1 хо;цых данных з за:Оми:Яощий блок. За.)омцЯюций сбло 1(, осуществляюи;ий хранение исходпой, 1 ромсжутдчцой и рсзультируОпей информаций, связан двухстордццими связями с блоком у;раз.ения, сс,рцфмст;чески) блоком, а также с блокомфДРМЦРОВасЦИЯ С 1 "тЕМ 5 цффсРЕНЦИДЛЬЦЬхурявсций Ше;Ндцд, слоком формированияпрограмм .оммутациц, с блохом фо;)мирэзация кодоз операций, с блоком формирозацияпрограмм для вычисления сЯчдльцых з:Ячсций, с блокосм формирования сСтем масштд - "ых с О 0 пеппиБлок управления соединен двусторс;цимц связями со Всеми без исключения блэка. ми предлагаемого устройства и прелназцачет 1 лля управле 1 ия работой этих блоков.лрпфметпейкии Олок, сВязацныи лВухстсроцними связями с запоминающим слоком, с блоком управления с односторонней связью, с блоком вывола, служит Лля предварцтель. ного преобразования текста исходной залачи, расчета началыых значений перемеццып вычисления масштаба лля ЦИС с фцсцровагиой запятой.В процессе преобразования осуществляется синтаксический,контроль и сегментация тсжста входной программы, цлентифцкацця переменных, переколировка текста программы в промежуточный вцутрецний кол и преобразсзацце переколироваццого текста в бесскобочцую форму записи.Блоки 5 - 9, соединенные лвухстороишмц связями с запоминающим блоком 2, блоком управления 3 и односторонними связями с блокамиО - 14, прелцазцачены соответствец.:О Лля формирования систем Лифферецциалыы уравнений Шеннона лля всей исхолцой зада чц, программ коммутации, колов операций, программы лля вычисления начальных зачсццй переменных системы масштабнысоотношений. Г 1 о сформированным программам лля вычцслешя начальных значений ц сцсте. мам масштабных соотношений в арифметическом блоке осуществляется расчет начальных значений переменных лля решаюцих блоков ЦИС и производится вычислеше масштабов перемеццылля ЦИС с фиксирова шой запятой.Запоминающие блэки 10 - 14, соелинецньс лвусторошпв и связями с блоком управления и олцосторошимц связями (Выхолы) с блоками (с вхэлами) 5 - 9, прелназпачены соотВетственно лля хранения станлартных систем уравнений Шеннона, подпрограмм коммутации, колов операций, подпрограмм лля расчета начальных значений, систем масштабных соотношений.Блок вывела, связанный лв сторо.цпмц связямп с блоком управления и олцзсторонней связьюВол) с арифметическим слокдм (с выолом) служит лля вывола гкоцтрольцой информации о сицтаксцче"кцсшибзх В трз- слцруемом тексте исходной заЛачц и прогчаммы решения лля ЦИС.Устройство работает слелующим сдразом.Текст цсхолцой задачи, записанной на языке программцровация, и исхолцые числовые лзццые вволятся с помощью блока ввола цсдлцых ланныв запоминающий блок исхолных да;иы. После этого в арифметическом блоке осуществляется переколировка символов ввеленцого текста на внутренний кол рзс - сматриваемого устройства п производится сцц. таксический контроль текста. При обнаружении синтаксических ошибок информации об этом накапливается в длэке 2, перелается че. рез арифметический блэк 4 блоку вывола 15 и работа устройства прекращается до нсправлегця ошибок. Если же В тексте,не обнаружено синтаксических ошибок, в арифметичессм блоке после переколировди символов по следовательно осуществляется сегментацияпсхолцой программы, цлецтцфикацця переменных залач (составление словаря 1 е 1 чемецц 1 э х) п преобразование сегментов залачи в бесско оочцую (польскую инверсную) запись.10 Сегмент программы, прелставленой в оссскобсчцой форме записи, запоминается В запоминающем блоке. Г 1 осле этого длох управ ления посылает сигнал в блок; формирования систем лцффсре:ццальцы; рзвпс:. й 15 Шеннона. Блок 5 просматривает сегмет программы, наолящцйся в ланцый момент в зз.помцнающем блоке, и выбирает очерелцдй функциональный символ ц соответствующие ему операцлы. Затем цз запоминающего бло ка осушсствляется считывание соответствуюЩвй ЭТО:1 У фУЦКЦЦО:1 З.ЧЬ 101 Ъ СЦМЗО;У СТЗЦВдт.сц системы озвценцц Шец;,дцз и ззеца ее услдВцых Операцлсв пстпццымц, яв:1 яющцмцся аргумецтзмц обрабатываемого в лзц.25 ць:1. момент функционального символа. Сформц" дзаццая таял одразом система лиффещцальцыуравцгий Ше.-дна перссьчается В зчпоццзОц 11 б,с . Дзлес цо фу 1.- э.Ональ:Ом спмцсл . с о о.ерзцлам бло; З 0 5 используя соответствующую этому;1)уц- пцо;зльцому символу полпрограмму коммутацш из запоминающего длока 11, ссущес-з - ляет формцровзцце программь. коммутацииАналогично блоком 7 с использованием 35 шформацци из запомццакнцего блока 12 лляэтого же функционального символа произвол:тся срормцрованце колов операций, цеоболимых лля настройки решающих блосв ЦИС, з блоком 8 с использованием полпро граммы пз запомццаощего блока 13 дсуц 1 ествляется формирование программы расчета цз.:зльцьззчеций, соответствующих лзццдмуфункццОцальцсу сцм Волу,Если реллагаемое устройство приме Яется 5 ",ля прогрзммцрдвацця ЦИС с фцсцзОвацчой запятой, тд блок 9, используя цедбхолцм ю ц 1 Оз;зшпд из ззюпцзющсд блока 14, форм;рует систему мзсптзбцысоотношений лля цсслцОЙ ззлачцд зеле этогд бгск 50 . Яроцзволпт выборку слелующегс фуцкцо.нального символа цз рзцящсгдся з блоке 2 сег 1 ентз псдгзам ц соотг "тстВуюпц операцлов, и процесс предбразовацпя, Опцсз.: - цый выше, повторяется до тепор, пока не 55 булет преооразована вся цсолцая программа.Далее на основе ра.ящсйся В запоминающем блоке 2 сфопмцровацной программы расчета началь:ызцаченй ц цсэлной числовой цлформаццц в арифметическом блоке 4 процзволцтся вычисление начальных значе.ий всех перемеццы. Если программцроза:;:.:- Осуцествляется лля ЦИС с фиксированной запятой, то В арифметическом блоке 4 55 после расчета 1 ачальных значений пропсхо 526892дит вычисление масштабов на основе сформировасппой и хрд;)ящейся в блоке системы хсасштабных соотношений н масштас)про:)д:ие начальных значений,По окончании трансляции исхо.11 ои программы в запоминающем блоке 2 размещается следующая информация, система дифференциальны.с уравнений Шеннона, эквивалентная исходной задаче, программа коммутации решающих ол оков, коды операций рспп д к) щ;)х блоков ЦИСначальные з:аченпя для в х решающих блоков ЦРС, система масштаб:ых соотйОшеннй, Система уравнен;151 Ше 1 оиа и систсма масштаоных соотношений охра.ястс 5,з блошке 2 дгя испо)ьзовЯии 51:1;)и хопсо 0.1 с правильности полученпои информации 1 отлддхс .рограммы в ЦИС.Вся храспящаяся в запоминающем олохс 2 информация по соответствующему си: налу из блока управления ) может быть выведена из устройства с помощью блока вызола О.Таким образом, предлагаемое устройство за счет расширения функций прототи:а позволяет без использования универсальной ЦВМ осущетвлять программирозд;ис цифровых интегрирующих структур за более коропкий промежуток времени и прощс известных утронет)3.Формула изобретенияУстройство для программирования циср,)овых интегрируОщих структур, содержащее блок ввода исходных данных, выход которого соединен с водом запоминающего блока исходных данных, соединенного двухсторо:)- ними связями с арифметическим с)Окохс, выход которого соединен с входом блока 13 ьво,1 Д, И и01 Х ИРД 131 11 и, СОС.(П)1:ЬИ,(15 Х)О ронн 1 О 1 и ".351351 ми с блоком:3 во.сд иО.1:ых д и н и ы х, 3 11;1 О м и н а 1 О щ и м 6 л О к О м и с х О си ы х;1 Я иных, арифметическим блоком и блоком вывода, отлич дющссся тем, что, с целью расширения (класса решаемых задач, в:1 сго введены блок форт)и;.)Овд.ия сисгем дифференциальных урав:еиий Шс:под,;)лок ф;);).мирования программ коммутации, с)лок формров Яни 5 ко.1 ОВ О:сср Яции, 6;ок фор)1 ри 3 д - И 151 1)О".РЯММ .11 Я 3 ЫЧИССНИ 51 111 ЫЫХ зсидчений и блок формпро:а;1 пя систем мдсш.таоных соотношений, соединенные двухсторопнсМи связямп с запоминающим блоком исхо;сных да,.1 ых и блоком управления, запоми)дюций олок сгдндартных итем урависпий Шеннона, зд:)аминаощий блок юдпрогрдмм 1(оммутации, здпомииающии блок кодо)3 операций, запоминающий блок:10 сп)огс)д 1) .1,1 я расчета начальных значешй и за:Ох)ппд 10 иси с)лок систем мсштабных соотношений, соедиценные двухсторонними связями с блоком управления, причем, выход за:оминающего Олокд стандартных систем дифференциаль:сых 25 уравнений Шеннона сосд)иен с входом блокаформирова:ия систем дифференциальных уравнений Шеннона, выход запоми)аощего блока подпрограмм коммутации сосдине:1 с входом Олокд формирования программ коммутации, выход запоминающего с)ломака кодов операций соединен с входо)1 блока формирования кодов о)сраций, выход запоминающе:о блока подпрограмм для расчета начальных значений соединен с выходом блока форми рования программ для вычисления начальных значений, а выход запоминающего блока систем масштаб;ых соотношений соед)3 нен с вхо.дОм блОкя фО)ми)О.3 ания систем .1 асштяб:1 ь 1 х соотношений.Составитечь Л. Захматова1;орректор Т. Рыбалова Текред 3. Тараненко 1;оррсктор В. Гутман Заказ 9261221 Изд. М 1673 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред Патент