Управляющая логическая машина

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯ к автоескомю свидвтидьстВ Союз Советскии Социалистицескии Респубпик(51) М Кл -" (л 06 Р 1/20 с присоединением заявкиГосударственный номит Совета Министров ССС оо делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 29,03.7 53) УДК 681,325(71) Заявитель 54) УПРАВЛЯЮШАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА Изобретение относится к вычислигельноф технике, в частности к техническим средст вам комплексной автоматизации сложных производственных процессов, гребу.ющей ре щения большого числа логических задач, связанных с блокировкой при дистанционном автоматическом управлении, с авгоматичес ким выполнением дискретных операций гищ "включить-выключить" при пуске, останове или изменении режима работы механизмов, агрегатов или их групп, двухпозиционным регулированием, зашитой технологического оборудования при аварийных ситуациях и сигнализацией в процессе контроля хода технологического процесса и состояния технологического оборудования, когда переменные состояния процесса и управляющие сигналы характеризуются двумя логическими значениями 0 или 1.Известна управляющая логическая машина,которая содержит блок памяти команд, пульт оператора, блок управления, блок сопряжения и блок вычисления логической функции, Эта машина по заранее заданной программе, расположенной в блоке памяти команд, производит электронную обработкубольшого числа входных сигналов, предсталяющих цифровую одноразрядную информацию, для управления автоматическим технологическим оборудованием посредством вывода из блока вычисления логической функции большого числа выходных сигналов. Всостав этой машины входит устройство дляпоследовательно-параллельной групповойобработки логической информации, котороепозволяет значительно увеличить скоростьвычислений значений логической функцииза счет одновременной по времени обработки группы взаимно независимых аргументов,Известно также логическое устройство,предназначенное, в частности, для управления автоматическим технологическим оборудованием, которое содержит накопитель длякомандных слов, командный счетчик, управляющий блок с тактовым генератором, тактовым блоком и регистром для операционной части командных слов, и блок вводавывода, В состав этого логического усгро5 ства, кроме того, введены логические эле532862 Во всех известных управляющих логических машинах, в том числе и в управл 11 юцей логической машине - прототипе, для сокра- И щения объела передаваемой информации между управляющей логической машиной, источНиками и приемниками информации каждой ,логической переменной ставится в соответствие один двоичный разряд полноразрядного 39 менты И, одна группа выходов которыхсоединена с адресными входами Выводнойнакопительной секции блока ввода-выводаи вместе с шинами, по которым поступаютвходные сигналы, - с соответствующимивходами логической схемы управляющегоблока.Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению является управляющая логическая машина, которая содержит, ркак и описанные выше блок управления, выходы импульсов рабочего цикла, числа скобок, вида скобок, вида логической операции,типа операции, вида аргумента и сигналазаписи которого соединены с одновременны- цми входами логического блока, выходы вычитания скобок, операнда и запрета которого соединены с одноименными входами блока управленияинформационный выход группы аргументов которого соединен с одно- Кименным входом блока сопряжения а Выходсущественности этапа вычисления - с одноименным входом блока организации приемаоперанда, информационный выход аргументав группе и выход сигнала чтения которого Фсоединены с одноименчыми Входами логического блока, Входы сигнала приема информации, адреса аргумента в группе и адресатребуемой группы аргументов которого подключены к одноименным выходам блока уп- Вравления, а выход разрешения приема информации соединен с одноимепным входом блока сопряжения ВхОды передачи, Восстйнов-фления и адреса трсбуемой группы аргументов которого подключены к одноименным Вы- фходам блока управления, Выход адреса принятой группы аргументов, окончания приемаи информационный выход группы аргументовсоединены с одноименными входами блокаорганизации приема операнда, а выход запое-фта соединен с одноименным Входом блокауправления, входы запуска, ручного останова и задания адреса коланды которого подключены к одноименным Выходам пультаоператора, Выходы сигнала чтения и адреса фкомандь и информационный вход блока управления соединены с одноименными входами и ВыхОдОм бтОка памЯ Ги кома нд а Вне 1 фние входы и выходы блока сопряжения - ссоответствующими входами и выходами управляющей логической машины,информационного слова, Поэтому во всех известных управляющих логических машинах для вычисления очередного значения логической переменной на основе ранее вычисленных значений логических переменных а также при передаче нового значения логического управляющего воздействия на внеш.- нее устройство необходимо выполнять процедуры выделения заданного разряда в информационном слове и запись нового значе ния логической функции в определенный разряд информационного слова без изменения значений других разрядов, Во всех извест ных управляющих логических машинах эти процедуры выполняются программно, на что расходуется значительная часть производительности управляОшей логической машины и требуется огределенный обьем памяти ко ланд.Цель изобретения - повышение производительности управляющей логической машины, у 14 еньшение аппаратурньх затрат и эксщ" плуатационных расходов,,11 я этого В управляющей логической мапине выход типа операции блока управления соединен с Одноиленныд входом блока организации приема операнда, вход сигнала перезаписи которого подключен к одноименному Выходу Олока управления, информациОчный Выход группы аргументов соединен с одноименным входом блока сопояжения, а информационный вход результата вычисле- НИЯ ПОДКЛЮЧЕН К ОДНОИМЕННОМУ ВЪ 1 ХОДУ Лощ гического блока, Кроме того, логический блок содержит узеч Выделения несущественного этапа Вычисления, регистр запоминания резуль 1 атов, элементы "ЗквивалентУностьлогические элементы, триггер запоминания результата дешифратОр нулевсф го состояниЯ, реверсивный счетчик скобок и триггеры левых и правых скобок, единичнье выходя которых соединены, соответственно, с перВыми к Вторыми Входами элб ма ИЛИ и реверсивногО етчиа скобок, Выход последнего соединен с входом дешифратора нулевого состояния, Выходпервого элемента Эквивалентность" соединен с перььь входом первого элемента И непосредственно, а с первым входом второго элемента И - через элемент НЕ, Выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера запоминания результата единичнь:и выход которого через второй/Р Яэлемент Эквивалентность" соединен с перВым входом регистра запоминания результатовЕдиничный и нулевой выходы тригге ра запоминания результата, выход дешифратора нулевого состояния и выход элемента5ИЛИ соединены с соответствующими входами узла выделения несущественного этапа вычисления, соответствующие выходы которого соединены с третьим входом реверсивного счетчика скобок и единичными и нулевыми входами триггеров левых и правых скобок, Входы импульсов рабочего цикла, числа скобок, вида скобок и вида логической операции логического блока соединены с одноименными входами узла выделения несуществен- Э ного этапа вычисления, Вход типа операции соединен с одноименным входом узла выделения несущественного этапа вычисления и вторыми входами элементов И. Вход вида аргумента соединен с первым входом пер- И вого и с вторым входом второго элементов "Эквивалентность", Вход сигнала записи соединен с вторым входом регистра запоминания результатов, информационный вход соединен с вторым входом первого элемен- ф та "Эквивалентность", а вход сигнала чтения соединен с третьими входами элементов И и четвертым входом реверсивного счетчика скобок. Выходы вычитания скобок и существенности этапа вычисления логичен- ф кого блока подключены к одноименным выходам узла выделения несущественного этапа вычисления, Выход операнда подключен к единичному выходу триггера запоминания результата, информационный выход резуль- ф тата вычисления подключен к выходу второго элемента "Эквивалентность", информационный выход группы аргументов подключен к выходу регистра запоминания результатов, а выход запрета подключен к выхо- ф ду элемента ИЛИ. Кроме того, блок организации приема операндов содержит первый коммутатор, информационный регистр, второй коммутатор, узел сравнения адресов, элементы "Запрет", элемент И и элементы ф ИЛИ. Выход первого из элементов ИЛИ соединен с первыми входами элемента И и первого элемента "Запрет", подключенными вторыми входами к выходу узла сравнения адресов. Выход элемента И через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ и второй элемент "Запрет" соединен с первым входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом информационного регистра, а его выход фсоединен с первым входом второго коммутатора, Входы существенности этапавычисления, сигнала перезаписи и сигнала приема информации блока организации приема операнда соединены с соответствую 9 цими входами первого элемента ИЛИ, Вход адреса аргумента в группе соединен с вторым входами первого и второго коммутаторов, входы типа операции, адреса требуемой группы аргументов, адреса принятой груп-пы аргументов и окончания приема соединены, соответственно, с другим входом второго элемента фЗапрет первым входом узласравнения адресов, вторым входом узла сравнения адресов и другим входом второго элемента ИЛИ, Информационный вход группы аргументов соединен с вторым входом информационного регистра, а информационный вход результата вычисления соединен с третьим входом первого коммутатора. Выходы разрешения приема информации и сигнала чтения блока организации приема операнда подключенык выходу первого элемента "Запрет" и второго элемента ИЛИ, соответственно, информационный выход аргумента в группе подключенк выходу второго коммутатора, а информационный выход группы аргументов подключен квыходу информационного регистра.На чертеже изображена функциональнаясхема управляющей логической машины.Управляющая логическая машина содержит блок управления 1, логический блок 2,блок организации приема операнда 3, блоксопряжения 4, блок памяти команд 5 ипульт оператора 6,Логический блок 2 содержит узел выделения несущественного этапа вычисления 7,триггер левых скобок 8, триггер правыхскобок 9, элемент ИЛИ 10, реверсивныйсчетчик скобок 11, дешифратор нулевогосостояния 12, регистр запоминания результатов 13, элементы "Эквивалентность" 14и 15, триггер запоминания результата 1 6,элементы И 17 и 18 и элемент НЕ 19,Блок организации приема операнда 3содержит информационный регистр 20, первый коммутатор 21, второй коммутатор 22,элемент "Запрет" 23 и 24, узел сравненияадресов 25, элементы ИЛИ 26 и 27 и элемент И 28,Работа управляющей логической машиныв режиме обновления значения логическойпеременной в некотором двоичном разрядемногоразрядного информационного слоя, Управляющая логическая машина имеет дополнительно две служебные команды: фПерезапись" и "Восстановление",По команде "Перезапись" в информационный регистр 20 блока организации приема операнда 3 через внешний вход блока сопряжения 4 осуществляется ввод того многоразрядного информационного слова, адрес которого указан в первой адресной части команды "Перезапись", По окончании ввода многоразрядного информационного слова в двоичный разряд, номер которого указан во второй адресной части команды "Перезапись", записывается с выхода элемента "Эквивалентность" 14 новое (прямое или инверсное, 532862в соответствии с признаком в операционнойчасти команды) вычисленное значение логической переменной,По команде Восстановление" многоразрядное информационное слово с информациоц- уного регистра 20 блока организации приемаоперанда 3 передается на внешний выходблока сопряжения 4, В адресной части команды Восстановление" указан адрес внешнего устройства (на чертеже не показано), ркоторому это слово адресуется,Например, требуется обновить значениелогической переменной, находящееся в В-омразряде многоразрядного информационного яслова, расположенного во внешнем устройстве, имеющем адрес А, и передать этослово с эбпэвленным значением В-го разряда во внешнее устройство, имеющее адрес АПодпрограмма обновления значения логи- Вческой переменной в В-ом двоичном разряде А многоразрядного информационногослова состоит из двух команд и записывается следующим образом;Перезапись А 3,ВВВосстановление АПри выполнении первой команды подпрограммы с кодом операции Перезапись" навыходе сигнала перезаписи блока управления1, подключенном через одноименный вход фблока организации приема операнда 3 к входу элемента ИЛИ 26, формируется сигналлогической "1",Адрес А с выхода адреса требуемойгруппы аргументов блока управления 1 поступает на одноименные входы блока сопряжения 4 и блока организации приема огеранда 3., Вход адреса требуемой группы аргументов блока организации приема операнда3 подключен к первому входу узла сравнения адресов 25, второй вход которого подключен к входу адреса принятой группыблока организации приема операнда 3, подключенного к одноименному выходу блокасопряжения 4йЕсли адрес А не совладает с адресом С, принятым в информационный регистр 20 при выполнении одной из предыдущих команд программы группы аргументов, то на выходе узла сравнения адресов 25 формируется сигнал логического "Оф, Если же А а С, го на выходе узла сравнения адресов 2 5 формируется сигнал логической "1 "Выход элемента ИЛИ 26 подключен к первым входам элементов И 28, и "Запрег" 24, вторые входы которых подключены к выходу узла сравнения адресов 25,Выход элемента И 28 подключен к входу элемента ИЛИ 27, другой вход когорого подключен к выходу окончания приемаблока сопряжения 4 через одноименныйвходблока организации приема операнда 3,Выход элемента "Запрет" 24 подключенк входу разрешения приема информацииблока сопряжения 4 через одноименный выход блока организации приема операнда 3,Если А: - С, то на входе разрешенияприема информации блока сопряжения 4,подключенном к одноименному выходу блока организации приема операнда 3, формируется сигнал "Прием информации",Если А е С, го в блок сопряжения 4по цепи: выход сигнала перазаписи блокауправления 1 - вход сигнала перезаписиблока организации приема операнда 3 -вход и выход элемента ИЛИ 26 - вход ивыход элемента "Запрет" 24 - выход разрешения приема информации блока организацииприема операнда 3 - вход разрешения приемма информации блока сопряжения 4, поступает сигнал "Прием информации", По этомусигналу блок сопряжения 4 на внешней свойвыход выдает адрес А внешнего устройства 1 на чертеже не показано), .а с внешнеговхода принимает многоразрядное информационное слово, которое записывается в информационный регистр 20, Первый вход этогорегистра подключен к информационному выходу группы аргументов блока сопряжения4 через одноименный вход блока организации приема операнда 3, По экэнчании приема информации на выходе элемента ИЛИ 27,вход которого подключен к выходу окончания приема блока сопряжения 4 через одноименный вход блока организации приемаОперанда 3, формируется сигнал "Чтение",На все время работы блока сопряжения4 сигналом с его выхода запрета, подклю-ченного к одноименному входу блока управ,гения 1, запрещается формирование последовательности управляющих импульсов навыхэде импульсэв рабочегэ цикла блэкауправления 1,Если А, = С, го сигнал "Чтение" формируется по цепи: выход сигнала перезаписиблока управления 1 - вход сигнала перезаписи блэка организации приема операнда3 - вход и выход элемента ИЛИ 26 - входи выход элемента И 28 - вход и выход элемента ИЛИ 27, Выход элемента ИЛИ 27 содной сгоропы подключен к входу элемента"Запрег" 23, а с дру;ой через выход сигнла чтения блока организации приема операнда 3 и одчоименный вход логического блока 2 - к входам элементов И 17 и 18,На другис входы элементов "Запрет" 23и И 17, 18 поступает сигнал логического"О" с выхода типа операции блока управлния 1 через одноименные входы блока организации приема операнда 3 и логическогоблока 2, соответственно.Таким образом, при выполнении командыс кодом операции Перезапись" действиесигнала "Чтением в логическом блоке 2,блокируется подачей на один из входов элементов "И" 17, 18 сигнала логического "О".Выход элемента "Запрет" 23 подключенк первому входу коммутатора 21, на второй рвход которого поступает адрес В с выходаадреса аргумента в группе блока управления1 через одноименный вход блока организации приема операнда 3,Единичный выход триггера запоминания Ярезультата 16 через последовательно соединенные элемент "ЭЕВ 1 лваленгность" 14,информационный выход результата вьгчисления логического блока 2 и одноименныйвход блока организации приема операнда 3 6соединен с третьим входом коммутатора 21,Другой вход элемента "Эквивалентностью14 через вход вида аргумента логическогоблока 2 подключен к одноименному выходублока управления 1, МЛогическое значение сигнала на выходеВида аргумента определяется информацией,записанной в операционной части выполняемой команды, и равно 1, если в В-ый разряд информационного регистра 20 надо за- Иписать прямое значение результата вычисления, хранящегося в триггерезапоминаниярезультата 16, в противном случае оноравно фОф,Выход коммутатора 21 подключен е входу информационного регистра 20,Таким образом, по сигналу "Чтение" прямое или инверсное значение результата вычисления, хранящееся в триггере запомцна- уния результата 16, запишется в В-ый разряд информационного регистра 20,При выполнении второй команды подпрограммы с кодом операции "Восстановление"с выхода восстановления блока управления1 через одноименный вход в блок сопряжения 4 поступает сигнал "Передача из информационного регистра 20",По этому сигналу на внешний выход блока сопряжения 4 передаегся следующая ин- Яфформация:- адрес Авнешнего устройства (начертеже не показана),- многоразрядное информационное слово,хранящееся в информационном регистре 20, 3С этой целью выход адреса требуемойгруппы аргументов блока управления 1 соединен с одноименным входом блока сопряжения 4, а выход информационного регистра 20 через информационный выход группы К аргументов блока организации приема операнда 3 соединен с одноименным входомблока сопряжения 4,На время работы блока сопряжения 4блокируется выход импульсов рабочего цикла блока управления 1, С этой целью выход запрета блока сопряжения 4 соединенс одноименным входом блока управления 1,Использование новых элементов в сгрукмтуре управляющей логической машины ивведение дополнительных управляющих ц информационных связей между входящими вее состав функциональнымц блоками - элементами структуры, выгодно огличаег предлагаемую управляющую логическую машинуОт известных, гае еак повыша е Гся произ.водитель .001". ппц Одповпемснном 5 меньшении аппарагурных затрат и эксплуатационных расходов.Формула изобретения1, Управляющая ЛОГ 1 лчесеая е 1 ашина, сО- держащая блох управления, Выходы импульсов рабочего цикла, числа скобок, видавида ;10 гцчесеой О.".ерацци, типа Операц 11 и Вида арг 5".:енга и сиГнала запи СИ ЕОГОРОГО СОЕДИНЕНЬ: С ОДНОИМЕННЫМИ Входами логического олоеа, выходы Вычиган 11 Я скобок, о;1 ера;1 да ц запрета которого соединены с ОДИОН 1 мен 1 лыми Входами бчоеаупраВления, инфОре 1 аццонный Выход Группы аргументов которого соединен с одноименНым Входо 1 О;10 еа сопоя.ее 1 и.я, а ВЫХОД сушесгвенности этапа Вьл:1 сче 1 и 1 я - с одно е".энным Входом О, Ока ОрГан 11 зации прию 1 а Опеоан 11 а, и 1 фо х,1 ационнь 1 й выход аргумента В группе и выход сигнала чтения которого соедцнень 1 с Одноименнь;м:1 Входамц логического блока, входы сигнала приема информацци, адреса арГ 5 мента В Группе ц адреса требуемой группы аргументов которого подключены к одноименным Выходам блока управления а Вь 1 ход разрешения приома инфорд+ мации соединен с одн 01 еменным входом блсеа согряжения, входы передачи восстановления и адреса требуемой группы аргумен- ГОВ КОГОРОГО ПОДЕЛЮЧЕНЫ Е ОДНОИХ 1 ЕННЫМ Выходае 1 блока 5 правления, Вь;ходы адреса принятой группы аргументов, окончания приема и информац 110 нный ВыхОд ГрупГ 1 ы арг 5 ментОВ соединеНВ 1 С ОДНОИМенны 1 П 1 ВХОДдМИ блока организации приема ог.еранда, а выход запрета соединен с одноименным входом блока упвавления. входы запуска, ручного осганова и задания адреса команды ЕОГОРОГО ПОДЕЛ 10 ЧЕНЫ Е ОДНОИМЕННЫМ ВЫХО- дам гульга оператора, Выходы сигнала чтения и адреса еоеланды и информационный862 12 3, Машина по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок организации приема операндов содержит первый коммутатор, информационный регистр, второй коммутатор, узел сравнения адресов, элементы "Запрет", элемент И и элементы ИЛИ, выход первого из которых соединен с первыми входами элемента И и первого элемента "Запрет", подключенными вторыми входами к выходу узла сравнения адресов, выход элемента И через последовательно соединенные второй элемент ИЛИ и второй элемент "Запрет соединен с первым входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым вхэдэм инфэрмапиэчнэгэ регистра, выхэд кэтэрэгэ сэедицен с первым входом втэрэгэ кэ.лмутатэра, вхэды суше ственцэсти этапа вычисления, сигнала перезаписи и сигнала приема инфэрмации блэка эрганизации приема эперанда соединены с соответству.юшими входами первого элемента ИЛИ, вход адреса аргумента в группе соединен со вторыми входами первого и второго коммутаторов, входы типа операции, адреса требуемой группы аргументов, адреса принятой группы аргументов и окончания приема соединены соответственнс с другим входом второго элемента фЗапрет", первым входом узла сравнения адресов, вторым входом узла сравнения адресов и другим входом второго элемента ИЛИ, информационный вход группы аргументов соединен со вторым входом информационного регистра, а информационный вход резульгата вычисления соединен с третьим входом первого коммутатора, выходы разрешения нены с соответствуюшими входами узла выделения несущественного этапа вычисления,соответствующие выходы которого соединены с третьим входом реверсивного счетчи- Юка скобок и единичными и нулевыми входами триггеров левых и правых скобок, вхоцы импульсов рабочего цикла, число скобок,вида скобок и вида логической операциилогического блока соединены с одноименными входами узла выделения несушественНого этапа вычисления, вход типа операциисоединен с одноименным входом узла выделения несущественного этапа вычисленияи вторыми входами элементов И, вход ви 532вход блока управления соединены с одноименными входами и выходом блока памятикоманд, а внешние входы и выходы блокасопряжения - с соответствуюшими входамии выходами управляюшей логической машины, отличающаяся тем,что, сцелью повышения производительности, уменьшения аппаратурных затрат и эксплуатационных расходов, в ней выход типа операцииблока управления соединен с одноименным рвходом блока организации приема операнда,вход сигнала перезаписи которого подключенк одноименному выходу блока управления,информационный выход группы аргументовсоединен с одноименным входом блока со- цпряжепия, а информационный вход результата вычисления подключен к одноименномувыходу логического блока,2, Машинапоп,1, отличаю - ш а я с я тем, что логический блок содержит узел выделения несущественного этапа вычисления, регистр запоминания результатов, элементы "Эквивалентность", логические элементы, триггер запоминания результата, дешифратор нулевого состояния, реверсивный счетчик скобок и триггеры левых и правых скобок, единичные выходы которых соединены, соответственно, с первыми и вгорымч входами элемента ИЛИ и реверсивного счетчика скобок, выход которого соедипея с входом дешифратора нулевого состояния, выход первого элемента фЭквивалентцость" соединен с первым входом первого элемента И непосредственно, р а с первым входом второго элемента И - через элемент НЕ, выход первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера запоминания результата, единичный выход которого через второй элемент фЭквивалентность" соединен с первым входом регистра запоминания результатов, единицный ч нулевой выходы триггера запоминания результата, выход дешифратора пулевс- ф го состояния и выход элемента ИЛИ соедида аргумента соединен с первым входомпервого и со вторым входом второго эламента "Эквивалентность", вход сигнала зациси соединен со вторым входом регистразапоминания результатов, информационныйвход соединен со вторым входом первогоэлемента "Эквивалентностьф, а вход сигнала чтения соединен с третьими входамиэлементов И и четвертым входом реверсивного счетчика скобок, выходы вычитанияскобок и существенности этапа вычислениялогического блока подключены к одноименным выходам узла выделения несушественного этапа вычисления, выход операндаподключен к единичному выходу триггеразапоминания результата, информационныйвыход результата вычисления подключен квыходу второго элемента "Эквивалентностьф,информационныйвыход группы аргументовподключен к выходу регистра запоминаниярезультатов, а выход запрета подключен квыходу элемента ИЛИ.Ц 11 ОННЫ 11 ВЫХОД аРГУХ 1 ЕН 1 а ВВУ ППЕ ПОДКПЮщщчен к выходу Второго коммутатора, а информационный Выход 1 руппы Йрг".1 ентов подкпкчен к Выходу и 11 формацконного регистра,11. - 11 СОстав 11 тепь йХазоваГончар Техред И. Ковач Кооректс-, ;. 1 ОксичСи атас х.се ч а аз 5449/203 ЦНПИ Го Гираж сударственн ПО дЕПа 1,3.13035, Москвго КО.П 1 тета изобретений а 6 щщ 3с 1 роектнаЯ,ап ППП "Патент Ужгород, уп йриема информации и сигнала чтения бпока органиэации приема операнда подключены к выходу первого элемента "Запрет" и второго элемента ИЛИ соответственно, информа 11