Устройство для сбора и кодирования информации с годоскопических детекторов и многопроволочных пропорциональных камер

(5)5 О 01 Т 5/12 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ сьЙд щ гЖЪ к области иной и вычислио, к системам ях по ядерной ых частиц, моыстрого сбора с многопровомер и годосковлена функциона ухзвенной схемо иг.2 - функционэ лемента первого ная блоная ипа; ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт ядерных исследований АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРй 951967, кл. 6 01 Т 5/12, 1985,Авторское свидетельство СССРЬВ 1281014, кл. 6 01 Т 5/12, 1989.Ргорогтопа 1 сЬапзЬег Орегатп 9 Яузтет(РСОА) разработанная фирмой ЛЕ ГРОЙ,США О.е Огоу, ОБА),(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ СБОРАИ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ГОДОСКОПИЧЕСКИХДЕТЕКТОРОВ И МНОГОПРОВОЛОЧНЫХПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХКАМЕР(57) Область использования: системы сбораданных в исследованиях по ядерной физике Изобретение относится формационно-измеритель н тельной техники, а именн сбора данных в исследовани физике и физике элементарн жет быть использовано для б и кодирования информации лочных пропорциональных кэ пических детекторов. На фиг.1 предста схема устройства с дв ка кодирования; на ф схема кодирующего э.Я 2, 1835529 А 1 элементарных частиц, Сущность изобретения: в устройстве для сбора и кодирования информации с многопроволочйых пропорциональных камер и годоскопических детекторов, содержащем усилители- формирОватели, выходной регистр, блок кодирования и входной регистр, подключенный входами к соответствующим выходам й автономных усилителей - формирователей и выходами - к соответствующим входам блока кодирования, введены два суммато,ра, подключенных входами к соответствующим выходам блока кодирования и выходами к соответствующим входам выходного регистра, э блок кодирования выполнен многозвенным с количеством кодирующих элементов, уменьшающимся от входа к выходу в геоМетрической прогрессии в и раз. 3 ил на фиг,3 - функциональная схема кодирую- щего элемента второго типа,Устройство (фиг.1) состоит из М параллельных усилителей - формирователей 1, входы 2 которых являются входами устройства, а выходы усилителей - формирователей 1 соединены со входами 3 входного регистра 4, ко входу синхронизации записи 5 которого подключена шина "Пуск". Выходы входного регистра 4 разбиты на М/и параллельных секций, по (и+1) разрялое в каждой, следующим образом:1 секция - разряды от нулевого до п-ого, 183552950 16 КЭВЗ 9,2 секция - разряды от и-ого до 2 и-ого, 3 секция - разряды от 2 п-ого до Зи-ого, 1-.вая секция - разряды от (1-1) п-ого до 1 и-ого.Каждый и-ый разряд входного регистра 4 входит в. качестве "младшего" в (1+1)-ую секцию и в качестве старшего в 1-ую, Выходы входного регистра 4 подключены по секциям ко входам кодирующих элементов первого типа (КЭПТ) 6 блока кодирования, причем (и+с)-ый выход входного регистра 4 подключен к 1 с-ому разряду входа -ого КЭПТ 6. Первые выходы 7 КЭПТ 6 подключены к первым входам 8 кодирующих элементов второго типа (КЭВТ) 9, а вторые выходы 10 КЭПТ 6 подключены ко вторым входам 11 КЭВТ 9, Третьи выходы 12 КЭПТ 6 подключены к третьим входам 13 КЭВТ 9, а четвертые выходы 14 КЭПТ 6 подключены к четвертым входам 15 КЭВТ 9, К пятому входу 16 КЭПТ 6 и+1-ой секции подключен М- овый разряд пятого выхода 17-ого КЭВТ 9, а Ы-ый разряд пятого выхода 17 1-ого КЭПТ 6 подключен к В-входу и+К-ого разрядного входного регистра 4.Первый выход 7 КЭВТ 9, стоящего в 1-вом звене О"2,3 одной) на и+1-ом месте, подключен к К-ому разряду первого входа 8 КЭВТ 9, стоящего в +1-ом звене на 1-ом месте, а первый выход 7 КЭВЗ 9, одной-ого звена является шиной "конец обработки".Второй выход 10 КЭВТ 9, стоящего в )-овом звене на и+К-ом месте, подключен к 1 с-ому разряду второго входа 11 КЭВТ 9, стоящего в 0+1)ом звене на 1-ом месте.Третьим - Щ 1 одги)-разрядные выходы 12 КЭВТ 9, стоящего в 1-ом звене на и+к-ом месте подключены к разрядам К-ого канала третьего входа 13,состоящего из ) каналов по О 1 одги) разрядов в каждом канале КЭВТ 9, стоящего в 1+1-ом звене на 1-ом месте. Четвертые О 1 од 2 и)-разрядные выходы 14 КЭВТ 9, стоящего в 1-ом звене на и+к-ом местеродключены к разрядам М-ого канала четвертого входа 15,состоящего из п каналов по и 1 одги)-разрядов в каждом канале КЭВТ 9, стоящего в 3+1-ом звене на 1-ом месте, подключен к пятому входу 16 КЭВЗ 9, стоящего в )-ом звене на и+К-ом месте, а к пятому входу 16 КЭВЗ 9 одИ-ого звена подключена шина "Принял " 18, которая также подключена к й-входу 18 триггера 19 "Готов".одг 1 ч разрядные третьи выходы 12 КЭВТ 9 одИ-ого звена подключены ко входам первого слагаемого 20 первого одгй разрядного, сумматора 21 и к инверсным входам 22 вычитаемого второго сумматора 23. 1 одгй-разрядные четвертые выходы 14 КЭВТ 9 одИ-ого звена подключены ко входам второго слагаемого 24 первого сумматора 21 и ко входам 25 уменьшаемого второго сумматора-вычитателя 23. Выходы сумматоров 21 и 23 подключены ко входам выходного регистра 26, выход которого яв ляется 21 одгй-разрядным выходом устройства, а ко входу синхронизации записи 27 выходного регистра 26 подключена шина синхроимпульсов 28, которая также подключена к 8-входу 29 триггера 19.10 Каждый КЭПТ 6 (фиг.2) состоит из и-разрядной схемы кодирования с приоритетом (СКП) 30 и и+1-разрядной схемы кодирования конца кластера (СККК) 31, входы которых объединены поразрядно от первого до 15 и-ого (а и+1-ый разряд поступает только наСККК 31) и являются входами 8 КЭПТ 6.Старшие разряды выходов СКП 30 и СККК 31 являются первыми 7 и вторыми 10 одноразрядными выходами КЭПТ 6, остальные раз ряды выходов СКПЗОявляются третьими 12,а выходы 32 СККК 3 - четвертыми выходами 14 КЭПТ 6 и подключены внутри КЭПТ 6 ко входам 1 од 2 и - входовой схемы декодирования приоритета (СДП) 33, выходы кото рых являются пятыми выходами 17 КЭПЗ 6, .а пятый вход 16 КЭПЗ 6 подключен к стробирующему входу 34 СДП 33.Каждый КЭВТ 9 (фиг.З) состоит из первой 35 и второй 36 схем кодирования с при оритетом (СКП), идентичных СКП 30, ВходыСКП 35 и 36 являются первыми 8 и вторыми 11 входами КЭВТ 9, соответственно, а выходы 37 СКП 35 и 38 СКП 36 являются старшими 1 од 2 и разрядами третьих 12 и четвертых 35 14 выходов КЭВТ 9, соответственно, и подключены также внутри КЭВТ 9 к адресным входам первого 39 и второго 40 и-канальных Оод 2 и)-разрядных мультиплексоров, выходы каналов которых являются соответствен но третьими 13 и четвертыми 15 входами. КЭВТ 9, а выходы мультиплексоров 39 и 40являются младшими (3-1)од 2 п разрядами соответственно третьих 12 и четвертых 14 выходов КЭВТ 9. Выходы 38 второй СКГ 1 36 45 подключены также ко входам схемы декодирования с приоритетом (СДП) 41, идентичной СДП 33, выходы СДП 41 являются пятыми выходами 17 КЭВТ 9. а стробируюищй вход 42 СДП 41 является пятым входом СКП 30, 35 и 36, СКК 31, и СДП 33 и 41 представляют иэ себя логические элементы, реализующие приведенные ниже (в качестве примера для и-В) таблицы истинности и могут быть выполнены в виде комбинационных схем или постоянных запоминающих устройств, Состояния входов и выходов, не укаэанные в таблицах, не имеют значения для работы устройства,,Таблица яп= блица истинности СК ыходыВыход 10 ходы ы 0123456 0000000 10 8 011 1 1 блица 9 блица истинности Зи 41 для и Таблица истинности СКП 30, 35 и 36 для п=815 Йз табл.1 видно, что СКП 30, 35 и 36кодируют номер разряда,в котором впер вые, если считать от младшего входного разряда, появилась единица после серии нулей (комбинация 01). 20 Если определить термином "кластер" группу рядом стоящих единиц, или одну единицу с нулями по бокам, то СКП 30 и 35 на выходе 12 КЭПТ 6 и 37 КЭВТ 7 говорит о том, что "начало кластера" в поступивших на 25 вход СКП 30 и 35 разрядах есть. При этом "1" в нулевой позиции также считается началом кластера.Иэ табл.2 видно, что СККК 31 кодируетномер разряда, в котором впервые, считая 30 от младшего разряда, появилась комбинация "10", т.е. СККК 31 на выходах 32 выдает адрес конца младшего кластера, Единичное состояние выхода 10 говорит о том, что "конец кластера" на входе СККК 31 имеется. 35 При этом состояние "Все нули" на входе СККК 31 не считается эа конец кластера, а другие состояния, не имеющие в своем составе комбинацию "10" считаются состоянием, не имеющими "конца кластера". 40 Из табл.З видно, что СДП 33 и 41 код "А" поданный на ее входы, при наличии строба на входе "Ч" 34 и 42 декодирует в последо, вательность "А" единиц, начиная от нулевойдо А-ой позиции, сохраняя при этом нули 45 на позициях от "А"-ой до п-ой,Устройство для сбора и кодирования информации с годоскопических детекторов и многопроволочных пропорциональных камер работает следующим образом. Иниции рует работу устройства сигнал "Пуск", поступающий извне по шине 5 и запйсывающий во входной регистр 4 напряжение проволок пропорциональной камеры, поступающее по "й" входам 2, усиленное и формированное в уровни логических сигалов усилителями-формирователями 1.Допустим, что исходное слово Х содерит 0 кластеров длиной 1 я каждый с начальыми адресами Ая и конечными адресами я. Другими словами, в исходном й-разрядГдЕ ар 1, Ьр 1-И ЗНаЧНЫЕ (От пО" дО "И) ЗНаЧЕния 1-овых разрядов чисел Ар и Вр соответственно,Очевидно, поскольку то на выходе 12 того же КЭПТ 6 образуется двоичное число, представляющее иэ себя номер позиции; йа которой начинается кластер, т,е. число а 11,Аналогично, согласно таблице 2, во всех КЗПТ 6 с номерами 1 с 1 и 1=(б 1+1) сигнал на выходе 10 равен "0", а в КЗПТ 6 с номерами с 1 1 д 1 сигнал на выходе 10 равен "1", На выходах 14 этих КЭПТ 6 образуются: для КЭПТ 6 с номерами 1 с 1-нули, для КЭВТ 9 с номером 01=1 код ь 11. Сигналы с выходов 7 собираются на выходе 8 КЭВТ 9 следующего звена и посколькуг причем выходы 7 всех КЭПТ 6 с номерами 1 сг обнулены, то на выходах 12 КЭВТ 9 второго звена с номером с 2 образуется код 812.Аналогично, сигналы с выхода 10 КЭПТ 6 "собираются" на входы 11 КЭВТ 9 второго звена и, поскольку В 1 п а, Ьпп и па1=3Э то на выходе 14 КЭВТ 9 второго звена с номером о 2 образуется код Ь 12, Аналогично во всех последующих звеньях образуются коды ап и Ь 1 ь поскольку мультиплексорами 39 и 40 во всех КЭВТ 9 управляют по адресному входу СКП 35 и 36 соответственно, то через мультиплексоры39 и 40 в 1-ом звене проходят коды 1-1, 1 - 1а 11 и 1 1 иЬ 11 и 1 1 1=11=1 соответственно (ведь адрес на входе мультиплексоров 39 и 40 - это номера а 1 и Ь 11 того10 из предыдущего, 1-1-го звена, в котором обнаружены, соответственно, начало и конецкластера),Таким образом, на выходе 12 КЭВТ 9последнего, р-ого звена образуется двоичный код числа А 1, а на выходе 14 этого КЭВТ9 код В 1. На выходе сумматора 21 образуется р+1-разрядный код 2 С 1:2 С 1=А 1+В 1, Р)а на выходе сумматора-вычитателя 23 р-раэ 20. рядный код 11;1.1=В -А 1,:Поскольку младший разряд сумматора 21 кО-входам регистра 26 не подключен, то наего входы поступают р-разрядные коды С 125 (центр младшего кластера) и.11 (ширинамладшего кластера).При появлении сигнала на шине синхронизации 28 эти коды записываются в выходной регистр 26. Тем же синхросигналомпереключается триггер 19, единичное состояние которого говорит о готовностиинформации в регистре 26 для считывания,, После окончания считывания из выходного регистра 26 внешнее принимающее ус 35 тройство (на фиг.1 не показано) выдаетсигнал "принято" на шину 18. Этот сигналпоступает на пятый вход 16 КЭПТ 9 последнего, р-ого звена, и поскольку(см,фиг.2) наадресный вход СДП 41 подан код Ьр, то40 согласно таблице 3 единицы появляются натех выходах 15 КЭВТ,9 последнего, р-огозвена, которые имеют номера 0,1,"Ьр.Они в свою очередь поступают на вход16 КЭ ВТ 9 (р - 1)-ого звена с теми же номера 45 ми и, аналогично описанному выше, вызывают единичные сигналы на всех выходах 17КЗВТ 9 (р)-ого звена с номерами 0.1(Ьр 1-1); ДлЯ млаДших (Ьр - 1) гРУпп, в кажДой по"ип КЗВТ 9,Таким образом, с выходов 17 КЭВТ 9Р-ого звена постУпает пЬ 1 р+Ь 1(р) млаДших единицАналогично, на выхода (р)-ого звенаобРазУетсЯ и ЬЦр)+Ь 1(р - 2) младших единиц2 В итоге, на выходах 17 КЭПМ 6 появляется В 1 единиц в младших разрядах, которые поступают на В 1 младших Р-входов регистра 4 и сбрасывают зти разряды в "0".С этого момента младший кластер(А 1,81) уничтожен, превращен в "0" и устройство принимает за младший кластер,следующий, с адресами начала и конца А 2 и .В 2 и работа устройства возобновляется, какописано выше, начина с момента записиисходной информации в регистр 4,Работа устройства продолжается такимобразом, что последовательно обрабатываются все кластеры до их исчерпания, Послеобработки и сброса последовательного кластера весь регистр 4 обнулен. Поэтому навыходах 7 КЭВТ 9 всех звеньев нули, в томчисле ина выходе 7 КЭБОТ 9 последнего,р-ого звена, где нуль образуется в том итолько в том случае (см,табл,1), когда обнулен весь регистр 4.Нуль на выходе 7 КЭВТ 9 р-ого звена иявляется сигналом "конец обработки".На обработку каждого кластера требуется время, линейно зависящее от количества звеньев; Кроме того, система по прототипу имеет32 разряда, при длине входного слова 1 ч 32 осуществляется последовательный опрос.Если принять 32 эа "и" - базовую разрядность предлагаемого устройства, то Ьр для 10 й разрядов придется увеличить в и раз: ьр-О (тям+гчт+2 ва)+ - (гскп+Ва) Рйи я=1"я=1ят=40 г+ - Х 1 я20 п - 1Очевидно, что 1 тпр, причем функция выигрыша 1=1 пр/1 будет расти при увеличении количества 1 и единиц в каждом кластере и при увелинении количества Й проволок ка меры.Например, при моделировании методом Монте-карло распада р -е е е - для установки "МЕТР", разработанной Институтом ядерных исследований РАН были пол учены средние значения С 1=4, (кластеров), 1.(проволок),т,о. нз (12) при И=.)12, ",п=8"1 пр=4 1924 еВ то время, как 4 13 г.Таким образом, среднее значение выиг рыша для установки "Метр" составит 40 Таким образом, данное устройство позволяет обрабатывать информацию об одном "кандидате в искомое событие" вфсреднем в 148 раз быстрее (для установки"МЕТР"), снизив мертвое время от 4 1924 7 до 45 413.Использование изобретения обеспечивает повышение быстродействия эа счет параллельного определения не только адреса начала, но и адреса конца младшего (имею щего минимальные адреса начала и конца)кластера. и последующего сброса младшего кластера для того, чтобы младшим стал следующий кластер, а также за счет параллельного вычисления координаты центра и 55 ширины кластеров.+ тчт + тяа) . 7 о =р(2 гкэвт+ тсдп+ гам+ тяо+ мачт+ тй), (8) где гкэвт - время срабатывания одного КЭВТ 9 (СКП 35 и 36 параллельно и мульти плексоров 39 и 40 параллельно);хэм - время параллельного срабатывания сумматоров 21 и 23"тяа - время записи в выходной регистр26;тЧт - время чтения внешним принимающим устройством (каналом связи, запоминающим устройством и т,д,) информации из регистра 26;тв - время сброса входного регистра 4.Коэффициент 2 перед членом р ткэвтпоявился потому, что время р ткэвт требует.ся как для появления КЭВТ информации на выходах сумматоров 21 и 23, так и для прохождения сигнала сброса на вход 6 ходного регистра 4; гсдп -время дешифрации сброса одним СДП 33.Таким образом, на обработку всего исходного массива из входного регистра 4 требуется время 1 с=0 1 одпй(2 ткэвт+ тсдп)+0(гэм+ гМ+ В прототипе для обработки всего массива из входного регистра 4 требуется время0ьр= Х (гэм + гчт + 2 тяа) + (тскп + тя) 1 о,О - 1 где тскп - время срабатывания СКП 30, т,е. 1 пр=О (тБм + мачт + 2 тйб)(Гскп + Р) 9 )цц - 1= - 2- = - 148 раз) тп 1924 1 13 Формула изобретения Устройстводля сбора и кодирования информации с годоскопических детекторов имногопроволочных пропорциональных камер, содержащеб Й автономных усилителей- формирователей, входы которых являются входами устройства, выходной регистр, выход которого является выходом устройства, блок кодирования и входной регистр, подключенный входами к. выходам й автономных усилителей-формирователей и выходами - к соответствующим входам блока кодирования. о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения достоверности и быстродействия в него введены два сумматора, подключенных входами к соответствующим выходам блока кодирования и 5 выходами - к соответствующим входам выходного регистра, а блок кодирования выполнен многоэвенным с количеством кодирующих элементов, уменьшающимся в геометрической прогрессии в и раз.10835529 Ф 08. Л Составитель В. Скоробогатоваедактор А. Козлова Техред М.Моргентал , Корректор А, Козориз атент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 зводственно-издательский Заказ 2982 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета по изобре 113035. Москва, Ж-Зб. РаушсПодписноениям и открытиям при ГКНТ СССР я наб;,4/б