Устройство отображения графической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИН 609610 Я фн ао 1 екх Е ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ(71) Киевский научно-исследовательский и. конструкторский институт периферийного оборудования(56) 1. Принс М.Д, Машинная графикаи автоматизация проектирования, М(54)(57) УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно соединенные .первый процессор, блок координатной разверткии блокиндикации, первый блок управления, выход которого подключен к входу блока координатной разверткии к первому входу первого процессора,второй вход которого соединен с выходом блока координатной развертки,другой выход котброго подключен к первому входу первого блока управления,блок сопряжения, первый вход и первый выход которого подключены к входной и выходной шинам устройства соответственно, второй вход соединен склавиатурой, второй выход - с первймвходом второго процессора, блок памяти и третий процессор, подключенные к блоку сопряжения, о т л и -ч а ю щ ее с я тем, что, с цельюповышения быстродействия .устройства,оно содержит блок согласования,блок формирования адресов, второйблок управления и блок буферной памяти, первый выход которого соединенс третьим входом первого процессораи с вторым входом первого блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом блока согласования и с первым входом второго блокауправления, второй вход которогоподключен к третьему выходу блока сопряжения, третий вход - к выходу пер-вого процессора, четвертый вход -к первому выходу блока Формированияадресов, пятый вход - к второму выходу блока сопряжения, выход второго вамблока управления соединен с третьимвходом блока сопряжения, вторым входом второго процессора, входом третьего процессора с первым входомблока согласования и блока формирования адресов, второй вход которого соединен с четвертым выходом .блока сопряжения, третий вход - свторым выходом блока буферной памяти.,первый выход - с входом блока памяти,второй выход - с первым входом блокабуферной памяти, второй вход которогоподключен к выходу второго процессора,третий вход - к второму выходу блока фр,согласования, .второй вход которогосоединен с выходом первого блока управления.1111197 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах и системах отображения информации на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с координатным управлением луча ЭЛТ,Известны устройства отображения графической информации, содержащие блок индикации, генераторы векторов и символов 1.1 ОНедостатки устройства следующие:низкое быстродействие при индикации вследствие которого. они не позволяют (иэ-за мельканий) отображать объекты высокой сложности, содержа ние более 2/3 тысяч элементов изображения (точек, символов, отрезков и пр.).низкое быстродействие при редактировании, так как редактирование дан ных осуществляется через центральную или еателлитную ЭВМ, что затрудняетили исключает динамические операции ,редактирования ("резиновая нить", сдвигиповороты, "просмотровое окно")25 на изображениях высокой сложности,значительная загрузка обслуживающей ЭВМ, что затрудняет использование таких устройств в многопультовшх системах. 30На быстродействие устройств отображения значительно влияет вДемя подготовки отображаемой информации (чтение из памяти, формирование, преобразования, анализ и прочее).35Известна мультипроцессорная систе" ма, содержащая несколько процессоров, подключенных к общей шине, обеспечивающая повышение скорости обработки данных за счет распараллеливания 40 и совмещения процессов 2 1 однако они либо слишком громоздки, либо неприменимы в графических дисплеях вследствие неоднородности структуры данных Наиболее близким к предлагае. 45 мому является устройство отображения информации, содержащее последовательно соединенные блок индикации, . блок координатной развертки, подключенный к магистрали, которая сое бдинена с блоком памяти, блоком связи, блоком управления и с дисплейным проФ,цессором 3 . Недостатками известного устройст 55 ва являются:недостаточное быстродействие устройства при индикации, так как обработка дисплейных команд выполняется одним дисплейным процессором; времяотображения элемента изображения(точки; векторы, знаки) определяющие частоту регенерации и объемотображенных данных, складывается изсумм времени обработки данных в процессоре и времени собственно отображения (позиционирования, интерполяции и знакогенерации), причем длякоротких (до 30 мм) векторов, символов и смежных точек, расположенныхна расстояниях до 30 мм, время обработки дисплейных команд в процессоребольше времени отображения, а таккак на реальных чертежах и схемах число "коротких" векторов составляет 70-903 от общего числа линий, товремя обработки информации данныхв процессоре является определяющимдля объема отображаемых данных на экране;недостаточное быстродействие при вводе, выводе и редактировании; при этом наблюдается либо исчезание изображения на экране на время ввода, вывода или редактирования (при непрерывном процессе ввода-вывода) либо замедление процесса ввода-вывода (при вводе-выводе с частотой смены кадров), так как операцииввода-вывода и редактирования выполнрются процессором, обеспечивающим регенерацию изображения. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый процессор, блок координатной разверткии блок индикации, первый блок управления, выход которого подключенко входу блока координатной развертки и к первому входу первого процессора, второй вход которого соединен с выходом блока координатной развертки, другой выхоД которого подключен к первому входу первогоблока управления, блок сопряжения,первый вход и первый выход которого подключены к входной и выходной шинам устройства соответственно, второй вход соединен с клавиатурой,второй выход - с первым входом второго процессора, блОк памяти и третий процессор, подключенные к блокусопряжения, введены блок. согласования, блок формирования адресов, второй блок управления и блок буферной3 11111памяти, первый выход которого соединен " третьим входом первого процессора и со вторым входом первого блокауправления, третий вход которого соединен с первым выходом блока согласования и с первым входом второго блокауправления, второй вход которого подключен, к третьему выходу блока сопряжения, третий вход - к выходу первого процессора, четвертый вход в . 10к первому выходу блока Формированияадресов, пятый вход - к второму выходу блока сопряжения, выход второгоблока управления подключен к третьему входу блока сопряжения, второмувходу второго процессора, ко,входутретьего процессора и к первому входу блока согласования и блока формирования адресов, второй вход которого соединен с четвертым выходом 20блока сопряжения, третий вход - совторым выходом блока буферной памяти,первый выход - со входом блока памяти, второй выход - с первым входомблока буферной памяти, второй вход 25которого подключен к выходу второгопроцессора, третий вход - ко второмувыходу блока согласования, второйвход которого соединен с выходом первого блока управления.30На фиг.1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства; на .фиг.2 - схема блока координатной разверткиф. на фиг.3 - схема блока управленияф на Фиг.4 - схема узла35связиф на фиг.5 - схема блока Формирования адреса.Устройство содержит блок 1 индикации, блок 2 координатной развертки.первый процессор 3, первый блок 4управления, блок 5 сопряжения, клавиатуру 6, блок 7 памяти, второйпроцессор 8, третий процессор 9,блок 10 формирования адресов, блок11 согласования, блок 12 управления, блок 13 буферной памяти, магистраль 14, узел 15 связи.,1Блок 1 индикации, содержащий ЭЛТ,и последовательно включенные отклоняющую систему, усилители отклонения 50и цифроаналоговые преобразователи(на блок-схеме не показаны), обес"печивает произвольное перемещениелуча наполе экрана по траектории,задаваемой блоком 2 координатной 55развертки,Блок 2 координатной развертки(фиг.2) состоит из регистра 16,97 4сумматора 171 коммутатора 18, знакогенератора 19 и интерполятора 20линий,В качестве первого 3, второго 8 и третьего 9 процессоров могут быть использованы микропроцессоры на базе микросхем. Блоки 4 и 12 управления имеют идентичную структуру, приведенную на фиг.3. В состав блока входят блок 21 постоянной памяти регистр 22 адреса микрокоманд, блок 23 ветвления, регистр 24 микрокоманд и блок 25 управления ветвлениями.Блок. 23 ветвления представляет собой набор из Й коммутаторов (по од, ному на каждый из М младших разрядов адреса), обеспечивающих ветвления по 2",2,2 ,2" направлениям. Блок 25 управления ветвлениями содержит коммутаторы, компараторы и другие комбинационные схемы формирования условий ветвления и его состав определяется конкретным применением блока, Узел 15 связи (фиг.4) содержит регистр 26 вывода и регистр 27 ввода данных, выходные коммутаторы 28, входные коммутаторы 29, регистр 30 команд,. узел 31 приоритетного подключения и регистр 32 состояний.Магистраль 14 представляет собой шины, объединяющие источники информа" ции по монтажному ИЛИ. В качестве источников информации используются схемы с тремя состояниями.Блок 10 формирования адреса (фиг.5) содержит первый счетчик 33 адреса, второй счетчик 34 адреса, регистр 35 адреса, коммутатор 36 и узел 37 сравнения.В режиме отображения данных устройство работает следующим образом.В исходном состоянии устройства блок 11 согласования выдает сигнал "Буфер пустой", запрещающий первому блоку 4 угравления чтение данных из блока 13 буферной памяти. Счетчик 33 (фиг.5) блока 10 находится в "нулевом" состоянии, задавая адрес первой команды дисплейного Файла. Дисплейный файл (массив дисплейных команд), содержащий К команд (1 КЬН, где И - объем памяти, слов), хранится в блоке 7 памяти.1После запуска устройства читается нервая команда из блока 7 памяти. Чтение дисплейных команд из блока 7 памяти производится последовательно по счетчику 33 (фиг.5) блока 105 111119под управлением второго блока управления.Очередная дисплейная команда черезшины магистрали 14 поступает на вхо- .ды второго процессора 8 и блока 12управления. В зависимости от типадисплейной команды ("вектор", "символ""точка и т.п.) в блоке 12 запускается соответствующая подпрограмма обработки дисплейной команды, по которой 1 Опоследняя обрабатывается на второмпроцессоре 8 (преобразование координат анализ выхода эа растр и т.д.),К содержимому счетчика. 33 адреса(фиг.5) прибавляется "1", одновременно предыдущее состояние счетчика переписывается на регистр 35,Подготовленная процессором 8 дисплейная команда и ее адрес, хранящийся. в регистре 35 синхронно записы7ваются в блок 13 буферной памяти,в блоке 12 обеспечивает чтение следующего слова (дисплейной команды)из блока 7 памяти.Дисплейная команда поступает 25на вьиоды блока 13, при этом блок11 переходит в состояние, разрешающее блоку 4 считывание из блока 13буферной памяти. Проанализированная в блоке 4 дисплейная команда вво- З 0дится по алгоритму, задаваемомуподпрограммой, которая хранится вблоке 4. Из процессора 3 данныепоступают в блок 2 координатно 4";:развертки, Где В зависимости от 35типа дисплейной команды осуществляется либо интерполяция вектора,либо перевод луча в новую точку,либо генерация символа.40Одновременно с отработкой первого слова данньм (дисплейной команды) блок 12 считывает из блока . памяти 7 следующее слово, отрабатывает его в процессоре 9 и записывает в блок буферной памяти 13. Затемф 45 переходит к чтению сЛедующего слова, причем в блоке 12 перед каждой очередной записью в накопитель блока 13 анализируется состояние блока 11, которое определяет, количество занятьи ячеек блока 13 буферной памяти. При занятости всех ячеек выдается сигнал "Буфер полный", которыйвызывает приостановку работ блока 12. Сигнал снимается после чтения из блока буферной памяти следующего сло" ва, Если же чтение иэ блока буферной памяти производится чаще чем запись, может наступить момент когда в блоке не останется ни одного слова. Тогда в блоке 11 вырабатывается сигнал "Буфер пустой", который переводит блок 4 в режим ожидания следующего слова, т.е. процесс обработки дисплейных команд при индикации изображения, выполняемый в прототипе одним процессором, в предлагаемом устройстве распределен между процессорами 3 и 9, .связанными через блок 13 буферной памяти, работающими под управлением блоков 4 и 12 соответственно.функции процессоров 3 и 9 распределяют исходя из требования, чтобы математическое ожидание времени обработки дисплейного файла аппаратурой, управляемой блоком 4, было по возможности более близким математичес кому ожиданию времени обработки файла аппаратурой, управляемой блоком 12.В зависимости от количества ячеек блока 13 буферной памяти и специфики отображаемьи данных (распределе. - ние графической и символьной информации, распределение линий чертежа по длинам и прочее) можно добиться квазисовмещенной работы процессоров 3 и 9, что в идеальном случае (при полном совмещении процессоров) позволяет сократить время обработки данных вдвое по сравнению с прототипом..Чтение дисплейного файла из блока памяти 7 и индикация изображения продолжается до считывания слова, определяющего "конец дисплейного файла". Последнее заносится в блок 13 буферной памяти, в блоке 12 запускаются подпрограммы "начальной последовательности" по которым счет)чик 33 (фиг.5) переводится в исходное состояние. Анализируется наличие запросов на прием команды от ЭВИ либо от клавиатуры 6. По запросу запускается подпрограмма приема команды, а затем подпрограмма выполнения команды, за исключением команд 7 требующих пересылки массивов данньм. При отсутствии запросов или после обслуживания запроса начинается новый цикл чтения данных иэ блока 7 памяти.При появлении кода "конец дисплейного файла" на выходе блока 13 в бло" ке 4 запускается подпрограмма, по которой на экране индицируется маркер (указатель) на месте, определяемомблока 4 управления на месте, определенном координатами маркера. Последние хранятся в одном из регистров общего назначения первого процессора 3. Оператор перемещает маркер нажатием соответствующей клавиши клавиа- туры 6. При этом в каждом Р цикле регенерации (Р=2,3,4) по коду от клавиатуры б, поступающему через узел 15, магистраль 14 и блок 13 изменяют координаты маркера на фиксированную величину в направлении, задаваемом нажатой клавишей.При вычерчивании линии ("резиновая нить") первый процессор 3 работает в режиме, по которому координаты маркера сравниваются с текущими координа тами луча, которые. изменяются по мере работы интерполятора 20 (Фиг,2). Сравнивается содержимое регистров координат маркера и текущих координат луча, находящихся в первом процессоре. По результату сравнения работа процессора 3 блокируется. Блок 12 управления пересылает адрес индицируеной памяти в счетчик 34 (Фиг.5),По этому адресу выполняется чтение изблока 7 памяти, а результат заноситсяв третий процессор 9, который изменяет координаты считанного вектора нафиксированную величину, задаваемуюклавиатурой б. Затем скорректированное слово заносится в блок 7 памяти жения, который сохраняется доконца дисплейного Файла". В последующих кадрах процесс повторяется до момента отпускания клавиши перемещениямаркера.Аналогично выполняются и другие операции редактирования изображения с помощью маркера.Использование третьего процессора 9 для редактирования данных позволяет жения данных При отображении реальных объектов предлагаемое устройство дает выигрыш по быстродействию, так как Редактирование производится с по-мощью управляемого. от клавиатуры маркера и Функциональной клавиатуры.Знак маркера высвечивается на экране ЭЛТ после каждого цикла отображения дисплейного Файла под управлением на реальных чертежах, схемах, рисунках подавляющее большинство линий(векторов) относится к диапазону до 30 мм, так как линии короче О, 1от максимальной длины составляют 7 1111197 .8координатами, хранящимися в одномиз регистров первого процессора 3,после чего блок 4 управления переходит в режим ожидания.В режиме ввода-вывода устройство 5работает следующим образом.Ввод-вывод данных выполняется поадресу, определяемому счетчиком 34адреса (фиг.5). Исходный адрес ячейки памяти для ввода или вывода задает.10, ся по отдельной команде из ЭВМ потактуф коммутатор 29 (фиг,4) - регистр27 - магистраль 14 - коммутатор 36регистр 35 (фиг.5).Ввод(вывод) данных осуществляется "на фоне" регенерации иэображения,т.е. в мультипрограммном режиме вследующей последовательностиПосле чтения очередного слова изблока 7 памяти по адресу, записанному 20в счетчике 33.его обработки в процессоре 8 и записи в блок 13 буферной памяти, блок 12 анализирует наличие запроса от ЭВМ (через блок 5сопряжения) на ввод-вывод следующегослова данных из (в) ЭВМ. При отсутст- мой ячейки с выходов блока 13 буфервии такого запроса изменяется на единицу содержимое счетчика 33 и осуществляется чтение нового слова данных аналогично описанному, При наличии запроса блок 12 переходит квыполнению подпрограмм ввода (вывода)одного слова данных из (в) ЭВМ потракту: ЭВМ - узел 15 связи - магистраль 14 - блок 7 памятия при вводе - З 5 по тому же адресу, координаты маркерав прямом направлении, при выводе - изменяются по описанному алгоритму ив обратном, В конце программы к содер- устройство переходит в режим отображимому счетчика 34 прибавляется "1".После приема (выдачи) этого словаданных блок 12 переходит к подпрограмме чтения данных для регенерациикак описано по счетчику 33,Ввод-вывод данных "на фоне" регенерации устраняет "пропадание" данныхна экране на время ввода (вывода) 45дисплейного файла, обеспечивает возможность просмотра на экране динамики ввода-вывода и снимает ограничения повысить скорость редактированияна скоростные характеристики канала без ухудшения характеристик отобра-,связи с ЭВМ. 50В режиме редактиревания устройствоработает следующим образом.9 111.1 более 90% от общего количества линий,Кроме того, в предлагаемом устройстве расширены возможности автономного редактирования (по функциям и быстродействию), что обеспечивает реальную возможность организации мно,гопультовых систем.197 1 О Технические преимущества от использования предлагаемого устройства позволяют существенно повысить производительность труда оператора, рабо тающего с устройством в системе, засчет сокращения времени ожидания ответа системы и сокращения числа обращений к центральной ЭВИ в связи с увеличением объема отображаемой информации.ус исюРа слоЮия отд