Устройство для ввода-вывода информации

СОЮЗ СОаЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (111 94 С 06 РЗ/О ССРРЫТИЙ ОПИС ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ(71) Уфимский ордена Ленный .институт им, Серго О(57) Изобретлительной те ТВО ДЛЯ ВВОДА-ВЫВ е относится к вычиске, а именно к устро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ствам ввода-вывода информации цифровых вычислительных управляющих машин, работающих в реальном масштабе времени. Целью изобретения является повышение достоверности ввода-вывода информации. Поставленная цель достигается за счет введения в состав устройства приемного регистра, блока мажоритарных элементов и группы лоЭгических элементов, обеспечивающих их взаимосвязь. При этом повышение достоверности ввода-вывода информации обеспечивается за счет возможности сдвига информации в случае отказа одной или нескольких информационных шин, определенных путем программного тестирования и мажоритирования выходной информации. 5 ил, 1275414 2Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для ввода-вывода информации в цифровых вычислительных управляющих машинах, работающих в реальном масштабе времениЦель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет обеспечения неискаженной информации и правильной адресации информации при отказе одной или нескольких линий информационной шины.На Фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для ввода-вы-вода информации, на фиг. 2 - реализация блока мажоритарных элементов и его подключение к информационной шине, на фиг. 3 - диаграмма сигналов,характеризующая работу устройствапри вводе информации в цифровую вычислительную машину (ЦВМ), на фиг, 4 - временная диаграмма сигналов при работе устройства на вывод информации, на фиг. 5 - алгоритм рабобы устройства при вводе информации ,в ЦВМ. Устройство (фиг. 1) содержит мультиплексор 1, приемный регистр 2, приемопередатчик 3, третий элемент ИЛИ 4, регистр 5 адреса ввода, блок 6 мажоритарных элементов, регистр 7 адреса вывода, блок 8 памяти, информационную шину 9, первйй 10, второйи третий 12 управляющие входы, четвертый 13 и пятый 14 управляющие входы, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, командный регистр 17, группу элементов ИЛИ 18., информационныевходы 19, информационные выходы 20и канал обмена с ЦВМ 21. В составблока 8 памяти входят регистры 22 итриггеры 23.Блок 6 (фиг. 2) содержит мажоритарные элементы 24, Кроме того, обозначены группы линий 25, по которымвыдается адрес информационного входа и адрес информационного выхода(К групп), разряды 26 адреса информационного входа и адреса информационного выхода, линии (разряды) 27информационной шины 9, сформированный адрес 28 информационного входаи информационного выхода, разряды29 сформированного адреса информационного входа или выхода, И - разрядность информационной шины 9, ш -разрядность адреса информационноговхода или информационного выхода 5 10 15 20 25 30 35 устройства, К - число групп линий информационной шины 9, на которые выдается адрес (квадратными .скобками обозначена целая часть числа).На фиг. 5 и - число подряд отказавших линий информационной шины 9.Временные диаграммы сигналов на управляющих входах устройства 10-12 как при вводе, так и при выводе информации полностью соответствуют временной диаграмме унифицированного интерфейса микро-ЭВМ "Электроника".В дополнение к сигналам на входах 10-12 с помощью командного регистра 17, запись в который происходит по фронту 1/О на первом входе 10, и элементов ИЛИ 15 и 16 формируются сигналы, определяющие канал ввода или вывода, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ. Эти сигналы формируются иэ двух старших разрядов адреса, передаваемых по входам 13 и 14, соответствующим старшим разрядам внутренней информационной шины управляющей ЦВМ, Таким образом организуется двухуровневая адресация (старшие два разряда адреса определяют канал, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ, младшие служат для адресации внутри самого канала). Двухуровневая адресация, формирование. сигналов адресации из сигналов внутренней информационной шины ЦВМ и выдача.их в качестве управляющих обеспечивают обращение к любому каналу при отказе части линий информационной шины 9. Устройство для ввода-вывода информации работает следующим образом.Адрес информационного входа 19, с которого вводится информация, выдается управляющей ЦВМ при обращении к каналу 21 и заносится в регистр 5, с выхода которого адрес поступает на адресные входы мультиплексора 1. Запись в регистр 5 происходит по Фронту 1/О сигнала на входе 10, считывание - по нулевому сигналу на выходе элемента ИЛИ 15, Информация с выбранного информационного входа 19 сразу же записывается в регистр 2 по появлению нулевого уровня сигнала на выходе элемента ИЛИ 15. Ввод в управляющую ЦВМ происходит по появлению нулевого уровня сигнала одновременно на выходе элемента ИЛИ 15 и на входе 11 устройства (вход "Ввод" ), связанных с управляющимиз 127 входами приемопередатчика 3. При выводе из ЦВМ информации (управляющего слова) в канал 21 она поступает через блок 8 памяти на информационный выход 20 устройства с адресом, записанным ЦВМ в регистр 7, представляющий собой регистр с дешифратором на выходе, сигналы с которого поступают на первые входы элементов ИЛИ 18, определяя выбор регистра 22 1 О в блоке 8 памяти, в который при выводе управляющего слова происходит запись. Запись в регистр 7 происходит по фронту 1/О сигнала на входе 10 устройства. Запись в тот или иной регистр 22 блока 8 памяти йроисходит при наличии единичного сигнала на выходе соответствующего этому регистру элемента ИЛИ 18, появляющегося при одновременном наличии нулевых уровней сигналов на выходе элемента ИЛИ 18 третьем входе 12 устройства (вход "Вывод) и на выходе регистра 7 связанном с входом соответст)вующего элемента ИЛИ 18. Регистр 7 25 постоянно открыт по выходу.В цифровых управляющих системах особую важность имеет защита информационных шин (в устройстве - шина 9), которые включают в себя большое число линий. Всли число линий управления мало и их легко задублировать, то число линий информационной шины 9 может достигать сорока восьми и более. С информационной шиной 9 соединено большое число буферов (регистров, приемопередатчиков), отказы которых приводят к отказу линий, связанных с ними, Неисправность одной или нескольких линий информационной 4 р шины 9 выявляется в результате тестового контроля, осуществляемого управляющей ЦВМ. В случае обнаружения неисправности линий информационной шины 9 производится идентифика ция отказавшей линии.Предлагаемое устройство позволяет обеспечить ввод-вывод правильной информации в случае отказа части линий информационной шины 9. 50Обеспечение правильной адресации информационных входов и выходов,При передаче адреса информационных входов 19 и выходов 20 шина 9 является функционально избыточной, 55 так как для адресации достаточно нескольких линий шины 9, а остальные не используются. Это позволяет вы 5414 4 давать адрес информационных входов19 и выходов 20 одновременно на трии более групп линий шины 9 и вьделять правильный адрес с помощьюблока 6 мажоритарных элементов. Числогрупп, на которые выдается адресинформационных входов 19 и выходов20, определяется количеством информационных входов 19, выходов 20 иразрядностью шины 9. Как происходитвьделение правильного адреса показано на фиг. 2. На выходе ь-го мажоритарного элемента 24, входы которого соединены с линиями, по которымпередается ь-й разряд адреса, формируется правильное значение этогоразряда даже в случае отказа некоторых линий шины 9, Аналогично формируются и остальные разряды адреса.К неправильной передаче адреса приводит отказ половины и более линий,соединенных с входами мажоритарногоэлемента 24, по которым передаетсяодин и тот же разряд адреса. Адресаинформационного входа 19 и информа"ционного выхода записываются соответственно в регистры 5 и 7. Обеспечение ввода правильной информации,Получение правильного кода входной информации имеет особую важностьдля управляющей ЦВМ в системе авто.матического регулирования, так какискажение даже младших разрядов этого кода приводит к существенномуснижению качества регулирования,Ввод правильной информации достигается аппаратным циклическим сдвигомс помощью регистра 2 вводимого цифрового кода, Циклический сдвиг записанного в регистр 2 цифрового кодавходной величины происходит по окончании считывания управляющей ЦВМинформации с канала ввода (по фронту О/1 сигнала с выхода элементаИЛИ 4). В случае исправности всехлиний шины 9 управляющая ЦВГ 1 простосчитывает код вводимой величины изрегистра 2 через приемопередатчик 3.В случае отказа одной из линий шины9 управляющая ЦВМ считывает информа-цию из регистра 2 дважды: вводитсясам код входной величины и он же,но циклически сдвинутый, что позволяет процессору получить верные значения разрядов кода входной величины, вьдаваемых первоначально на неисправную линию шины 9, В случае5О1520 Управляющая ЦВМ вьдает управляющее слово одновременно на обе половины шины 9. Меньшая по сравнению с информационной шиной 9 разрядность управляющего слова допустима в связи с тем, что погрешность квантования по уровню, возникающая при переходе управляющего воздействия в аналого.вую форму, для систем автоматического управления с обратной связью невелика. В случае исправности шины 9 управляющее слово на информационные выходы подают с той или иной половины шины 9, при отказе одной или нескольких линий одной половины шины управляющее слово на информационные выходы 20 подается с исправной половины шины 9, при отказе обоих половин шины 9 управляющее слово подается с той половины, где отказали линии, соответствующие более младшим разрядам управляющего слова. Половину шины 9, с которой подается управляющее слово на выходы 20, определяет младший разряд адреса информационного выхода, записанный в регистр 7, остальные разряды которого определяют непосредственно информационный выход, кудаподается управляющее воздействие. Запись вьдаваемого управляющего слова в блок 8 памяти происходит по одновременному нулевому уровню сигналов на входе12, на выходе элемента ИЛИ 16 и выходного сигнала регистра 7, Вьдачауправляющего слова на.информационный выход 20 происходит с одногоиз двух регистров 22, определяемогосигналами с выходов триггеров 23,которые устанавливаются в то илииное положение в зависимости от младшего разряда адреса информационного выхода при записи управляющего слова в соответствующую пару регистров 22. 25 30 первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу записи приемного регистра, входу считывания регистра адреса ввода, первому управляющему входу приемопередатчика и первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вто" рым управляющим входом приемопередатчика и является вторым управляющим входом устройства, а выход соединен с тактовым входом приемного регистра, выходы мультиплексора соединены с информационными входами приемного регистра, выходы которого подключены 45к информационным входам приемопередатчика, выходы которого подключены к входам блока мажоритарных элементов и информационным входам блока памяти и являются информационными 50выходами устройства первой группы, выходы блока мажоритарных элементов соединены с информационными входами регистров адреса ввода и вывода, выходы регистра адреса вывода соединены с первыми входами соответствую- .щих элементов ИЛИ группы, вторые входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, а третьи входы отказа нескольких линий шины 9, управляющая ЦВМ столько же раз считывает код из регистра 2, получая зна-чения самого кода входной величиныи этого ке кода, но циклически сдвинутого на один, два и более разрядов.Алгоритм ввода информации приведенна фиг. 5, где п - число отказавшихлиний. Обеспечение вывода правильной информации на информационные выходы. Формула изобретения Устройство для ввода-вывода информации, содержащее мультиплексор, информационные входы которого являются информационными входами устройства, регистр адреса вывода и регистр адреса ввода, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, вход записи регистра адреса ввода объединен с входом считывания регистра адреса вывода и является первым управляющим входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, устройство содержит приемный регистр, блок мажоритарных элементов, командный регистр, первый, второй и третий элементы ИЛИ, группу элементов ИЛИ, блок памяти и приемопередатчик,информационные входы командного регистра являются соответственно четвертым и пятым управляющими входамиустройетва, управляющий вход командного регистра соединен с вторыми входами первого и второго элементовИЛИ и является первым управляющимвходом устройства, выходы командногорегистра соединены соответственно с7 12754 объединены и являются третьим управляющим входом устройства, выходы элементов ИЛИ группы подключены к .соответствующим входам эаписи-счи 14 8тывания и выборки кристалла блокапамяти, выходы которого являютсяинформационными выходами устройствавторой группы.1275414 Вооа цирро 5 ого кода дхоАпгосигнала с регисвра сдоига Циклический сдоиг инрорнаииихранящейся 6 регцопре сдоцга Пд Нея 65 од инрорнаиии с регисвра сдоцгаЦиклический сдоиг цнфорНаииихранившейся орегцсаре саоцга Определение раярадоо 65 одикогокода, соорйвсв 4 ющихнецсйраоноиразрядак аииацврорнациц Определение праоцпоногокода оходного сигнала фо 8 слжение йпопааю, орогранмы регупиробанця Составитель С.СаламатовТехред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик Редактор О.Головач Заказ 6560/39 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35,. Раушская наб., д, 4/5