Устройство для обмена информацией между цифровой и аналоговой вычислительными машинами

(51)4 С 06 Л 3 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 12 А. О. Денега,екрасова о СССР1979.СССР1982. свидетельст 06 Л 3/00, идетельство С 06 3 3/00(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЖЕНА ИНФОРМАЦИ ЕЙ МЕЖДУ ЦИФРОВОЙ И АНАЛОГОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЬИИ МАШИНАМИ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при создании аналогоцифровых устройств,и систем для моделирования динамических объектов и систем управления в реальном масшта бе времени; Целью изобретения является повышение производительности. Устройство содержит блок памяти, регистры, счетчики, схемы сравнения, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, триггеры, генератор тактовых импульсов, шинные формирователи. Цель достигается эа счет .оптимизации распределения временных интервалов, выполнения различных операций в устройстве. 1 ил.45 11 зобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании аналого-цифровыхустройств и систем для моделированиядинамических объектов и систем управления в реальном масштабе времени.Цель изобретения - повышение производительности,На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство содержит восьмой элемент И 1, третий элемент ИЛИ 2,четвертый элемент ИЛИ 3, пятый шинный формирователь 4, шестой шинныйформирователь 5, шестой элементИЛИ 6, второй шинный формирова. тель 7, первый шинный формирователь8, седьмой шинный формирователь 9,первый элемент НЕ 1 О, первый регистр11, второй элемент И 12, пятый счетчик 13, первую схему 14 сравнения,первый элемент ИЛИ 15, седьмой элемент И 16, шестой элемент И 17, первый счетчик 18, первый элемент.И 19,второй элемент 20 задержки, первыйтриггер 21, второй триггер 22, пятый элемент И 23, четвертый элемент .И 24, пятый элемент ИЛИ 25, третийрегистр 26, третью схему 27 сравнения, третий счетчик 28, второй де- З 0шифратор 29, четвертый счетчик 30,седьмой элемент ИЛИ 31, третий элемент 32 задержки, генератор 33 тактовых импульсов, четвертый элемент 34задержки, шинные формирователи 35, 35регистры 36, третий элемент И 37,первый элемент 38 задержки, второйэлемент НЕ 39, третий шинный формирователь 40, четвертый шинный формирователь 41, второй регистр 42, 40вторую схему 43 сравнения, второйсчетчик 44, второй элемент ИЛИ 45,шины адреса 46, данных 47, "Запись"48, "Чтение" 49, "Прерьвание" 50цифровой вычислительной машины,шины адреса 51, данных 52, "Запись"53, "Чтение" 54 блока памяти, цифровая вычислительная. машина (ЦВМ) 55,блок 56 памяти, аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 57, аналоговая 50вычислительная машина (АВМ) 58, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)59, первый дешифратор 60, группу узлов 61 задания времени, комбинационный сумматор 62. 55На этапе подготовки исходная задача разделяется одним из известныхспособов на две, одна из которых предназначена для решения на аналоговой (АВМ 58), а другая - на цифровой части устройства (ЦВМ 55), В свою очередь, цифровая часть исходной задачи разбивается на К программ.Связь между переменными осуществляется по каналам АЦП 57 и ЦАП 59. В ЦВМ 55 вводится К программ задачи моделирования и программа обработки прерываний, под управлением которой происходит обмен информацией между ЦВМ 55 и блоком 56 памяти, а также прерывание выполняющейся и вызов очередной программы вычисления фазовых переменных. Ячейки блока 56 с 1 по К -ю отводятся для хранения результатов преобразования с 1 по К -й канала АЦП 57, следующие, начиная с К+1 по К + -ю, отводятся для хранения данных, предназначенных для выдачи с 1 по М-ый канал ЦАП 59. Таким образом, в регистр 11 необходимо занести конечный адрес К каналов АЦП 57, который одновременно является конечным адресом обмена между АЦП 57 и блоком 56, а в регистр 42 заносится конечный адрес " кана-. лов ЦАП 59. В блоки 61 на каждый из К регистров 36 заносится двоичный код числа разрешающих сигналов генератора 33 импульсов, длительность которых равна промежутку времени, отведенному каждой из К программ для решения в ЦВМ 55, Исключениемявляется первая задача, часть времени обработки которой занимает время обмена переменными между ЦВМ 55 и блоком 56. По единичному сигналу, поступающему с входа "Пуск" устройства, запускается в работу АВМ 58 через элемент 20 задержки АЦП 57. Единичный сигнал с входа "Пуск", поступая на единичный вход триггера 22 и нулевой вход триггера 21, устанавливает эти триггеры в состояние логической "1" и логического "0" соответственно. Единичный сигнал с входа "Пуск" устройства поступает на второй вход элемента ИЛИ 15, вызьвая поступление единичного сигнала с его выхода на установочный вход счетчика 18, на выходе которого устанавливается начальный адрес аналого-цифрового преобразования. В АЦП 57 происходит опрос и преобразование непрерывных сигналов, соответствующих переменным, поступающим с выхода АВМ 58 на информационный вход АЦП 57,начиная с начального адреса(находится в счетчике 18) и по конечный адрес (находится в регистре 11). АЦП 57 преобразует аналоговый сигнал в дискретную форму (двоичный код) и с ин формационного выхода подает его на информационный вход формирователя 8, вырабатывая при этом единичный сигнал на. выходе "Конец преобразования", который поступает на вход элемента 10 32 задержки и первый вход элемента И 17, текущий адрес аналого-цифрового преобразователя с выхода счетчика 18 поступает на информационный вход шинного формирователя 7. Если при этом 15 нет необходимости обмена информацией между блоком 56 и ЦВМ 55, нулевой сигнал с первого выхода дешифратора 60, поступая на вход .элемента НЕ 10, вызывает поступление единичного сиг нала с его выхода на второй вход элемента И 19 и второй вход элементаИ 17, единичный сигнал с выхода которого поступает на второй вход элемента И 12 и первый вход элемента 25 ИЛИ 3, единичный сигнал с выхода которого поступает на шину 53 "Запись" блока 56. С приходом разрешающего сигнала с выхода генератора 33 на первый вход элемента И 12 единичный 30 сигнал с его выхода поступает на управляющие входы шинных формирователей 7 и 8. Таким образом, организуется запись информации, поступающей с выхода шинного формирователя 8 на шину 52 данных по адресу, поступающему с выхода шинного формирователя 7 на адресную шину 51 блока 56. Единичный сигнал с выхода элемента 32 задержки поступает на третий вход 40 элемента И 19, и с приходом на первый вход разрешающего сигнала с выхода генератора 33 единичный сигнал с выхода элемента И 19 поступает на счетный вход счетчика 18, увеличивая 45 его содержимое на единицу, После . приема нового адреса АЦП 57 перехо-дит к преобразователю сигналов, поступающих из АВМ 58, при этом на информационном выходе и выходе Конец 50 преобразования" вырабатываются сигналы нулевого уровня. Таким образом, обеспечивается цикличность работы АЦП 57. Наращивание счетчика 18 происходит до тех пор, пока его содержимое не станет равным содержимому регистра 11, В этом случае схема 14 сравнения вырабатывает единичныйсигнал, который поступает на единичный вход триггера 21 и первый входэлемента ИЛИ 15, с выхода которогоединичный сигнал поступает на установочный вход счетчика 18, устанавливая его в начальное состояние. Единичный сигнал на единичном входетриггера 21 взводит его в состояниелогической "1" и единичный сигналс его выхода поступает на первыйвход элемента И 23, на второй входкоторого поступает единичный сигналс выхода триггера 22, Единичный сигнал с выхода элемента И 23 поступает на вторые входы элементов ИЛИ 25и 45 и первые входы элементов ИЛИ 2и 31, с выходов которых единичныйсигнал поступает на установочныевходы счетчиков 13, 28, 44 и 30,устанавливая их в начальное состояние. Кроме того, единичный сигнал свыхода элемента ИЛИ 2 подается нашину 50 "Прерывание" ЦВМ 55, приэтом ЦВМ 55 передает управление программе обработки прерываний, котораязапускает на выполнение первую программу вычисления фазовой переменной. Единичный сигнал с выхода триггера 21 поступает на нулевой входтриггера 22, сбрасывая его в состо-.яние логического "0". Нулевой сигнал с выхода триггера 22, поступаяна второй вход элемента И 23, устанавливает на его выходе сигнал нулевого уровня. Двоичный код номерапрограммы (в данном случае первой),находящийся в счетчике 30, поступает на вход дешифратора 29, с выхода которого единичный сигналпоступает на управляющий вход шинного формирователя 35, разрешаязапись содержимого первого регистра36 в регистр 26Единичный сигнал свыхода триггера 21, поступающий навторой вход элемента И 24, разрешаетпрохождение тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 33 напервый вход элемента И 24, с выходапоследнего на счетный вход счетчика28. Наращивание счетчика 28 происходит до тех пор, пока его содержимоене станет равным содержимому регистра 26, в этом случае схема 27 сравнения вырабатывает единичный сигнал,поступление которого на второй входэлемента ИЛИ 2 вызывает поступлениеединичного сигнала с его выхода навход 50 "Прерывание" ЦВМ 55. При1221666 10 15 20 25 30 40 35 45 50 55 5этом ЦВМ 55 передает управление программе прерывания, которая запускает на выполнение вторую программу вычисления фаэовой переменной. В это же время единичный сигнал с выхода схемы 27 сравнения поступает на счетный вход счетчика 30, увеличивая его содержимое на единицу. Дешифратор 29 вырабатывает единичный сигнал, поступление которого на управляющий вход шинного формирователя 35 вызывает запись содержимого следующего регистра 36 в регистр 26. Таким образом устройство работает до тех пор, пока не будут выполнены все К программ вычисления фазовых переменных. При переходе к К -й программе единичный сигнал с выхода дешифратора 29 поступает на управляющий вход К -ого шинного формирователя и на вход элемента 34 задержки. Единичный сигнап с выхода элемента 34 задержки поступает на второй вход элемента 31 ИЛИ, с выхода которого единичный сигнал поступает на установочный вход счетчика 30, устанавливая его в начальное состояние. После выполнения К-й программы программа обработки прерываний снова запускает на выполнение первую программу.Каждый раэ, при запуске первой программы производится обмен информацией между ЦВМ 55 и блоком 56. Приэтом на адресной шине 46 появляетсяпервый адрес блока 56, по которомуна первом выходе дешифратора 60 вырабатывается единичный сигнал, поступающий на управляющий вход шинного формирователя 9, разрешая поступление начального адреса обмена с выхода счетчика 13 на шину 51 адреса.Единичный сигнал с первого выходадешифратора 60 поступает на первый вход элемента И 1, на второй вход которого поступает сигнал с шины "Чте ние" ЦВМ 55. Единичный сигнал с выхода элемента И 1.поступает на первый вход элемента ИЛИ 6, с выхода которого на шину 54 "Чтение" блока 56 поступает единичный сигнал. Считанная из блока 56 информация с шины 52 данных поступает на информационный вход шинного формирователя 5 (на управляющий вход которого поступает единичный сигнал с выходаэлемента И 1,) и с его выхода поступает на шину 47 данных. При обработке поступившей информации ЦВМ 55 Ьснимает с адресной шины 46 адрес бло-. ка 56 памяти, и на первом выходе дешифратора 60 появляется сигнал нулевого уровня, поступающий на вход элемента НЕ 10, с выхода которого единичный сигнал поступает на счетный вход счетчика 13, наращивая его содержимое на единицу. При появлении на адресной шине 46 первого адреса блока 56 цикл чтения повторяется. После чтения К -й ячейки блока 56 на шине 48 "Запись" появляется единичный сигнал и ЦВМ 55 переходит к записи результатов решения задачи. Причем на каждом цикле записи в блок 56 вводятся все переменные до последней просчитанной. Единичный сигнал с шины "Запись" ЦВМ 55 поступает на первый вход элемента И 16, на второй выход которого поступает единичный сигнал с первого выхода дешифратора 60. Единичный сигнал с выхода элемента И 16 поступает на управляющий вход шинного ;формирователя 4, разрешая прохождение информации с шины 47 данных на шину 52 данных и на второй вход элемента ИЛИ 3, с выхода которого единичный сигнал поступает на шину 53 "Запись". Информация на шине 52 данных записывается в блок 56 по адресу, выставленному на адресной шине 5. После записи последней просчитанной переменной ЦВМ 55 выставляет на адресную шину 46 второй адрес блока 56, по которому на втором выходе дешифратора 60 вырабатывается единичный сигнал, поступление которогб на первый вход элемента ИЛИ 25 вызывает появление единичного сигнала на установочном входе счетчика 13, устанавливая его в начальное состояние. После завершения обмена ЦВМ 55 переходит к обработке первой программы и в это время с блоком 56 может работать АЦП 57, Если АЦП 57 не готово к обмену, с блоком 56 может работать ЦАП 59, в этом случае с выхода "Конец преобразования" АЦП 57 сигнал нулевого ." уровня поступает на первый вход элемента И 17, нулевой сигнал с его выхода поступает на вход элемента НЕ39, единичный сигнал с выхода которого поступает на первый вход элемента И 37, на второй вход поступает еди- .ничный сигнал с выхода элемента НЕ10 и с приходом на третий вход разО30формула изобретенияУстройство для обмена информацией между цифровой и аналоговой вычислительными машинами, содержащее блок памяти, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, три счетчика, два регистра, пять элемен тов И, пять элементов ИЛИ, два элемента НЕ, два элемента задержки, два триггера, генератор тактовых импульсов, первый дешифратор, две схемы сравнения, семь шинных формирователей, причем информационньп вход ивыход аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с информационным выходом аналоговойвычислительной машины и через первыйшинный формирователь - е шпцой данных блока памяти, выход первогосчетчика соединен с адресным входоманалого-цифрового преобразователя,первым входом первой схемы сравненияи через второй шинный формирователь -с адресной шиной блока памяти, второй вход первой схемы сравнениясоединен с выходом первого регистра,вход которого является первым входомзадания конечного адреса устройства,выход первой схемы сравнения соединен .с первым входом первого элементаИЛИ, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика,счетный вход которого соединен свыходом первого элемента И, управляющие входы первого и второго шинныхформирователей соединены с выходомвторого элемента И, информационныйвыход цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входоманалоговой вычислительной машины, аинформационный вход через третцйшинный формирователь соединен с шиной данных блока памяти, адресныйвход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом второго счетчика, соединенным с первым входомвторой схемы сравнения, второй входкоторой соединен с выходом второгорегистра, вход которого являетсявторым входом задания конечного адреса устройства, выход второй схемысравнения соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входомвторого счетчика, счетный вход которого через первый элемент задержки соединен с выходом третьего элемента И, соединенным также с управляющими входами третьего и четверто"го шинных формирователей, первый ивторой входы третьего элемента Исоединены соответственно с выходамипервого и второго элементов НЕ, атретий вход соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генераторатактовых импульсов, выход третьегоэлемента ИЛИ соединен с шиной преры12216 1 О 20 вания цифровой вычислительной машины, а первый вход - с выходом пятогоэлемента И, выходная и входная шиныданных цифровой вычислительной машины соответственно через пятый и 5шестой шинные формирователи соединены с входной и выходной шинами данных блока памяти, первый вход первого элемента И соединен с выходомпервого элемента НЕ, вход первогодешифратора соединен с адресной шиной цифровой вычислительной машины,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повьппения производительности, оно содержит группу узлов задания времени, комбинационный сумматор, шестой, седьмой и восьмойэлементы И, шестой и седьмой элементы ИЛИ, третий и четвертый элементы задержки, четвертый и пятыйсчетчики, третью схему сравнения,второй дешифратор, третий регистр,причем выходы узлов задания времени группы соединены с входами третьего регистра, выход которого соединен с первым входом третьей схемысравнения, второй вход которой соединен с выходом третьего счетчика,выход "равно" третьей схемы сравнения соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и счетным входомчетвертого счетчика, выход которогочерез второй дешифратор соединен сразрешающими входами узлов задания времени группы, установочный и.счетный вхо ды третьего счетчика соединены соответственно с выходом третьего элемента ИЛИ и выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединенс выходом первого триггера, соединен ным с первыми входами второго триггера и пятого элемента И, второйвход которого соединен с выходом второго триггера, второй вход которогосоединен с входом пуска устройства, 45вторым входом первого элемента ИЛИ,первым входом триггера, входом "Пуск"аналоговой вычислительной машины ичерез второй элемент задержки с входом "Пуск аналого-цифрового преобразователя, выход "Конец преобразова-.теля" которого через третий элементзадержки соединен с вторым. входомпервого элемента И, третий вХод которого и первый вход второго элемента И соединены с выходом генератора 66 10тактовых импульсов, второй вход первого триггера соединен с выходомпервой схемы сравнения, выход первого элемента НЕ соединен со счетнымвходом пятого счетчика, и первымвходом шестого элемента И, второйвход которого Соединен с выходом"Конец преобразования аналого-цифрового преобразователя, а. выход соединен с входом второго элемента НЕ,вторым входом элемента И и первымвходом четвертого элемента ИЛИ, выход которого .соединен с шиной записиблока памяти, а второй вход - с выходом седьмого элемента И и управляющим входом пятого шинного формирователя, первый вход седьмого элементаИ соединен с шиной записи цифровойвычислительной машины, второй входседьмого элемента И, вход первогоэлемента НЕ, вторые входы пятогоэлемента ИЛИ и восьмого элемента Ии управляющий вход седьмогб шинногоформирователя соединены с выходамипервого дешифратора, второй входвосьмого элемента И соединен с шинойчтения цифровой вычислительной машины, а выход соединен с управляющимвходом шестого шинного формирователяи первым входом шестого элементаИЛИ, второй вход и выход которогосоединены соответственно с выходомтретьего элемента И, соединенным свходом "Пускцифроаналогового преобразователя и с шиной чтения блокапамяти, вторые входы пятого и второго элементов ИЛИ и первый вход седьмого элемента ИЛИ соединены с выходомпятого элемента И, выход пятого эле-мента ИЛИ соединен с установочнымвходом пятого счетчика, выход которого через седьмой шинный формировательсоединен с адресной шиной блока памяти, второй вход седьмого элементаИЛИ через четвертый элемент задержкисоединен с соответствующимвыходомвторого дешифратора, выход седьмогоэлемента ИЛИ соединен с установочньивходом четвертого счетчика, первый ивторой входы комбинационного сумматора соединены соответственно,с выходом первого регистра и выходом второго счетчика, а выход соединенчерез четвертый шинный формирователь с адресной шиной блокапамяти.122 666 оставитель И. Хазоваехред Н. Бонкало Коррект Редакт И. Самборска лови аказ 16 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,и 5 Тираж 671ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Раув Подписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4