Устройство для сопряжения аналого-цифрового преобразователя с цифровой вычислительной машиной

(% О 1) А Эаа С 06 д 3/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт ядерных исследованийАН Украинской ССР(56) 1. 1 ЕЕЕ Тгапяасг 1 опя оп Мцс 1 еагБс 1 епсе. Чо 1. ББ, Мо 3, Ацрцяг1979, р, 4378,2, 1 ЕЕЕ Тгапяасг 1 опя оп Ицс 1 еагБс 1 епсе. Чо 1. ИБ, Ио 5, ОсгоЪег1978, р. 1128.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯАНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯС ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ,содержащее промежуточный регистр,группа входов которого являетсягруппой информационных входов устройства, блок ввода внешних параметров,первый вход которого является входомзадания внешних параметров устройства, буферную память, регистр словасостояния, входы-выходы которых являются входами-выходами устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет работы в реальноммасштабе времени, оно содержитсумматор, вспомогательную память,память микрокоманд, первый и второйадресные регистры и тактовый генера-:тор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала "Готовность" устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микро- команд, адресный вход которой соединен с выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управляющими входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состояния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров, входом разрешения тактового генератора, который является выходом разрешения устройства, один из выхо- Е дов регистра слова состояния соединен с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, Я первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомогательной памяти, адресный вход которой соединен с выходом второго адресного регистра, а информационный вход-выход является соответствующим входом-выходом устройства, информационный выход сумматора соединен с соответствующим входом буферной памя-ти, а выход переполнения - с входом модификации первого адресного регистра, управляющий выход буферной памяти с соответствующим входом регистра слова состояния.Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к средствам ввода измерительной информации в цифровые вычислительные машины (ЦВМ), и морет быть использовано в системах автоматизации ядерно-физических и иных экспериментальных исследований и промышленных испытаний.Известны устройства сопряжения аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с ЦВМ, в том числе АЦП, предназначаемых для анализа потоков случайных электрических импульсов, которые основаны на использовании промежуточных запоминающих устройств (ЗУ) между АЦП и ЦВМ для буферного запоминания поступающей от АЦП информации.Устройства сопряжения могут работать при высоких интенсивностях входящего потока информации при одновременном облегчении режима функционирования ЦВМ, так как время регистрации данных АЦП независимо от ЦВМ, поток данных между буферным ЗУ и ЦВМ может быть сделан практически регулярным, причем данные могут быть организованы в блоки, часть алгоритма обработки информации, особенно та, что касается обработки каждого регистрируемого события, может быть реализована аппаратурно в устройстве сопряжения, что позволяет существенно сжать информацию, передаваемую в ЦВМ, и сделать более оптимальным алгоритм работы системы автоматизации измерений в целом Щ .Однако устройствам присущи недостатки, ограничивающие функциональные возможности по обработке регистрируемых событий в реальном масштабе времени, определяемом высокой интенсивностью входящего потока данных,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее промежуточный регистр, оборудованный двумя группами входов, причем первая группа входов является информационными входами устройства, связывающими его с АЦП, блок ввода внешних параметров, группа входов которого является входами сигналов внешних параметров, буферную память, устроенную так, что она может параллельно принимать информацию от промежуточного регистра и выдавать данные в ЦВМ, компаратор верхнего уровня, вспомогательный регистр,статусный регистр. Блоком вводавнешних параметров выполняется записьв слово данных, формируемое в промежуточном регистре, двоичного кода 5 номера входа устройства сопряженияФпо которому в устройство поступаетодин из группы взаимоисключающихсигналов внешних параметров, а с помощью компаратора верхнего уровня О отсекаются события, значения кодовкоторых превышают порог, предварительно устанавливаемый во вспомогательном регистре с помощью ЦВМ, чтодает возможность редактировать изме ряемую информацию уже на этапе регистрации. Статусный регистр служитдля задания режима работы устройствасопряжения со стороны ЦВМ и контролясостояния устройства посредством 20 ЦВМ 127.оНедостаток известного устройствасостоит в том, что его структура ограничивает возможности предобработки информации в реальном масштабе 25времени, необходимой для оптимального функционирования измерительныхсистем. Для систем автоматизацииизмерений случайных потоков электрических импульсов наиболее характер- ЗО ными являются методики измерения,предусматривающие поступление информации в АЦП по нескольким трактуем,причем номер тракта, по которомупоступает событие, характеризуется З 5 наличием сигнала на соответствующемвходе блока ввода внешних параметров,В общем случае значение цифровогопорога для сигналов, поступающих поразным трактам, не одно и то же, к 40 слову данных, поступившему от ВЦП,должен быть приписан не код номератракта, как это предусмотрено в известном устройстве, а некоторая производная от него величина, либо сло во данных должно быть определеннымобразом модифишровано в зависимостиот значения этого кода. В наиболеераспространенных случаях предобработка состоит в отсечке значения регист рируемого события снизу, выделениисобытий посредством цифрового окна,маркировке данных, смещении их значений. Всех указанных возможностейизвестное устройство не обеспечивает.55В ряде случаев внешние параметры, характеризующие событие, поступающее от АЦП, не исключают друг друга, а дополняют, так что недостаток3 1094038устройства состоит и в том, что блок вввода внешних параметров реагирует . втолько на взаимоисключающие сигналы,Кроме того, сброс АЦП осуществля- сется только после того, как компара птором верхнего уровня будет выдан врезультат сравнения, так что входная ринформация поступает параллельно и ина промежуточный регистр, и на ком- впаратор, а. это выражается в том, что 10трерования к быстродействию должны Рпредъявляться к обоим блокам.мЦель изобретения - расширениемфункциональных возможностей засчет работы в реальном масштабе 15 Рвремени,. Р Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее промежуточный регистр, группа входов20 которого является группой информационных входов устройства, блок ввода внешних параметров, первый вход котоРого является входом задания внешних параметров устройства, буферную па 25 мять, регистр слова состояния, входы-выходы которых являются входами- выходами устройства, введены сумматор, вспомогательная память, память микрокоманд, первый и второй адресные регистры и тактовый генератор, причем первый вход тактового генератора является входом сигнала Готовность устройства, а выход соединен с синхровходом памяти микрокоманд, адресный вход которого соединен с 35 выходом первого адресного регистра, выходы памяти микрокоманд соединены с управляющими входами первого и второго адресных регистров, буферной памяти и регистра слова состоя ния, разрядные выходы которого соединены с входом управления чтением буферной памяти, базовыми входами первого и второго адресных регистров, входом разрешения тактового генера тора, который является выходом разрешения устройства, один из выходов регистра слова состояния соединен с управляющим входом блока ввода внешних параметров, выход которого 50 соединен с входами модификации первого и второго адресных регистров, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами промежуточного регистра и вспомога тельной памяти, адресный вход которой. соединен с выходом второго адрес.- ного регистра, а информационнйй 4ход-выход является соответствующиМ ходом-выходом устройства, информационный выход сумматора соединен с оответствующим входом буферной амяти, а выход переполнения - с ходом модификации .первого адресного егистра, управляющий выход буферной амяти соединен с соответствующим ходом регистра. слова состояния,На Фиг, 1 представлена схема устойства сопряженияна фиг. 2 - форат команд и пример размещения инфорации в памяти микрокоманд.Устройство содержит промежуточный егистр 1, блок 2 ввода внешних пааметров, сумматор 3, вспомогательную память 4, первый адресный регистр 5, буферную память 6, регистр 7 слова состояния, память 8 микрокоманд, второй адресный регистр 9, тактовый генератор 10. Группа входов 11 регистра 1 является информационными входами устройства, связывающими его с АЦП, группа входов 12 блока 2 ввода внешних параметров является входами сигналов внешних параметров устройства, вход 13 генератора 10Ф11 и является входом сигнала Готовность выход 14 регистра 7 является выходом сигнала "Разрешение" устройства, двунаправленные входы-выходы 15 являются входами-выходами связи блоков памяти 4, памяти б и регистра 7. Устройство работает следующим образом.Информация, поступающая с АЦП через регистр 1 в сумматор 3, подвергается предобработке в реальном масштабе времени совместно с данными, которые содержатся в памяти 4, по одной из программ, записанных в памяти о8 микрокоманд. В качестве памяти 8 используется ЗУ постоянного типа, так как программы предобработки дляконкретной системы автоматизации измерений достаточно рутинны, В качестве памяти 4 должно быть примененооперативное ЗУ, поскольку в процессеизмерений постоянно может возникать потребность в замене вспомогательныхданных.Программы предобработки обычно представляют собой совокупности нескольких операций сравнения и алгебраического сложения, используемыедля выяснения полезности регистрируемых событий и модификаций их значений, необходимых для оптимизации50 дальнейшего манипулирования с данными. При операциях сравнения, выполняемых с помощью сумматора, выходразряда переполнения сумматора 3 мо -дифицирует адрес следующей команды, 5выбираемой из памяти 8, при операцияхх сложения этот сигнал игнорируется . Также игнорируется он при определении первой команды некоторойпрограммы предобработки. Если в результате предобработки определяется,что информация с выхода сумматора 3должна быть записана в память 6, тосоответствующий сигнал содержится вочередной команде, получаемой из памяти 8 микрокоманд,На фиг. 2 показан формат командпредобработки событий, принцип формирования адреса ячеек памяти 8 микрокоманд, размещение программ предоб -работки для одного из возможныхвариантов организации работы устройства, который предусматривает возможность суммирования информации, поступающей из АЦП, с данными из вспомогательной памяти 4, выделение событий, значения которых больше, меньшезаданных порогов или лежат внутРиних.Адрес очередной команды определяется состоянием регистра 9, которое задается совокупностью сигналов поступающих на первую группувходов с регистра 7 (базовая частьадреса программы), вторую группу входов с блока 2 ввода внешних параметров (модификация программы обработкивнешним параметром), первый, второйи третий входы третьей группы входовсоответственно с регистра 7 (исходноесостояние регистра 9), с выхода памяти 8 (инкрементирование содержимогорегистра 9 для выбора очередной команды), с сумматора 3 (переход порезультату операции сравнения) .Адрес ячейки памяти 4, где содержится операнд, необходимый для выполнения очередной команды, определяется состоянием регистра 5, Этосостояние задается совокупностьюсигналов, которые поступают на первую, вторую и третью группы входовсоответственно с регистра 7 (исходное состояние), памяти 8 микрокоманд(модификация адреса операнда по ре 55зультату выполненной операции) иблока 2 ввода внешних параметров (вы.бор операнда, соответствующего внешнему параметру) . Перед началом работы совместнос ЛЦП устройство сопряжения должнобыть подготовлено к работе. Для этого прежде всего с помощью ЦВИ устанавливается через входы-выходы 15в исходное состояние регистр 7, благодаря чему регистр 5 сбрасываетсяи переводится в счетный режим, а также блокируется от воздействия сигналов на второй и третьей группах входов. Это вызывает перевод памяти 4 врежим записи информации по тем жевходам-выходам 15 из ЦВМ. После того, как память 4 заполнена необходимыми данными, регистр 7 очереднойкомандой ЦВМ переводится в следующеесостояние, в результате чего разблокируются вторая и третья группывходов регистра 5, в котором устанавливается база адреса первого операнда, в регистре 9 устанавливаетсябаза адреса нужной программы предобработки, блоку 2 ввода внешних параметров задается режим работы, блокируется на время выполнения первойкоманды воздействие на регистр 9сигнала переполнения сумматора 3,Далее очередной командой ЦВМ регистр7 выдает на выход 14 сигнал "Разрешение" для АЦП, открывает генератор10 для поступления по входу 13 сигнала "Готовность" от АЦП, переводитФрегистр 9 в рабочее состояние. Этимзаканчивается подготовка устройствасопряжения к приему информации отАЦП,При поступлении кода события с АЦП на входы 11 регистра 1 и одновременно (либо заранее) на входы 12 блока 2 ввода внешних параметров одного или нескольких сигналов внешних параметров (в случае, если блоку 2 задан режим работы с несколькими не- исключающими друг друга сигналами) информация с регистра 1 проходит на сумматор 3, а информация с блока 2 ввода внешних параметров модифицирует состояния регистров 5 и 9. Приоэтом соответствующий операнд проходит из памяти 4 на вторую группу входов сумматора 3 и выбирается первая команда заданной программы предобработки в памяти 8 микрокоманд. При поступлении на вход 13 генератора 10 тактового сигнала "Готовность" от АЦП команда проходит на выход этой памяти Если это команда суммирования, то сигналом с первого выхода второй1094038 Фис. Р группы выходов памяти 8 осуществляется запись информации с выхода сумматора 3 в память 6, а сигналом с второго выхода этой группы выходов регистр 7 переводится в состояние 5окончания программы предобработкисобытия (так как запись в буфернуюпамять " основное назначение любойиз программ предобработки) . При этомрегистр 7 подготавливает устройство 0к приему следующего события, т.е.11 11выдается опять сигнал Разрешениеблокируется генератор 10 и открывается его вход 13, регистр 9 переводитсяв рабочее состояние. При выполнении 15операции сравнения в зависимости отзначения сигнала с выхода переполнения сумматора 3 (фиг.2), либо выбирается очередная ячейка памяти 8микрокоманд, либо выбирается ячейка 20по переходу,Память 6 устроена так, что обеспечивает возможность параллельного обращения для записи со стороны сумматора и чтения в ЦВМ. Запись, как было отмечено, выполняется сигналами,поступающими в память 8 микрокоманд.Чтение из буферной памяти в ЦВМ выполняется через входы-выходы 15 подуправлением команд ЦВМ, поступающих ЗОна регистр 7 после того, как памятью6 будет выдан на этот регистр запросчтения по выходу управления чтением.Сигналы управления чтением поступают на память 6 с пятой группы выходов этого регистра.В качестве памяти 6 может быть использовано ЗУ оперативного типа, состоящее из двух блоков, поочередно работающих на запись и воспроиз 1 ведение, аналогичное памяти, которая использована в известном устройстве, либо иное ЗУ, обеспечивающее параллельное выполнение процессов записи в него информации и ее воспроизведение.Таким образом, в предлагаемом уст ройстве сопряжения АЦП с ЦВМ вместо компаратора верхнего уровня и вспомогательного регистра использованы сумматор и вспомогательная память, оборудованная адресным регистром, а также память микрокоманд обработки со своим адресным регистром и тактовый генератор. Изменена структура ввода данных из АЦП в устройство сопряжения и расширены функции блока ввода внешних параметров.Использование предлагаемого устройства позволит существенно -сократить время выполнения эксперимента с использованием дорогостоящих уникальных физических установок (ускорителей ядерных частиц и атомных реакторов), а также организовать ряд новых методик измерения, невозможных при использовании только базовой системы."Патент", г, Узгород, ул,Проектная,Заказ 3441/39 Тираж 699 По аюещеюиегражю прградатки Юмята 8