Многоканальный преобразователь кода во временной интервал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1)4 М 18 ПИСАНИ БРЕТЕН явкитервых рмирооотГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 1064456, кл, Е 03 М 1/82, 1982.Авторское .свидетельство СССР В 116629, кл. Н 03 М 1/82, 1979. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. По первой входной шине 14 на вход 23 блока 22 управления подаются тактовые импульсы. Работа преобразователя происходит за четыре такта: считывание ранее записанной заявки, очистка запоминающего устройства (ЗУ) 3, анализ состояния ЗУ 3 и запись за,80.2 892 на формирование временного инвала. По мере поступления тактоимпульсов блок 22 путем фо вания на своих выходах 26-32 с ветствующих сигналов управляет работой счетчика 1 квантов времени, блоков 4 - б ключей, записью и считыванием информации в ЗУ 2, 3, возвратом в исходное состояние элемента 13 памяти и формированием на выходных шинах 16 и 17 сигналов о при" нятии и о запросе заявки. На первом такте на адресные входы ЗУ 2 и 3 поступает информация с выходов счетчика 1 через блок 4, На втором такте ЗУ 3 очищается, На третьем такте ЗУ 2 и 3 находятся в режиме считывания, а на выходных шинах 16 и 17 формируются сигналы о принятии и о запросе заявки, По сигналу о запросе заявки на первых шинах входного кода 19 выставляется код временного интервала, который поступает на входы1 8 блока 7 суммирования, на входы 9 которого подается код текущего времени с выхода счетчика 1, С выходов 1 О блока 7 суммарный код через блок 5 подается на адресные входы ЗУ 2 и 3, Сигнал с выхода ЗУ 3 через элемент 12 задержки сбрасывает элемент 13 памяти, подающий сигнал управления на вход 24 блока 22. На четвер 298922том такте 11 и 11 Ии с а О запросе заявки на входной шине 15 впреобразователе происходит запись заявки и инФормирование об этом абонента, При этомшин 20 и 21 используютсядпя записи и выдачи кода абонента,а шина 18 - для формирования импульса исполнения заявки, 3 з.п, ф-лы,5 ил, 1Изобретение относится к областиизмерительной и вычислительной техники и может быть использовано приизмерениях, передаче сигналов и обработке информации в системах автоматической обработки данных и управляющих системах.Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя. 10На фиг, 1 приведена структурнаясхема многоканального преобразователя кода во временной интервал; нафиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 а,б - временные 15диаграммы; на фиг, 4 - структурнаясхема блока суммирования; на фиг. 5 -структурная схема преобразователя свнешними абонентами.Многоканальныйпреобразователь 20кода во временной интервал (фиг. 1)содержит счетчик 1 квантов времени,первое и второе запоминающие устройства (ЗУ) 2 и 3, блоки 4 - 6 ключей,блок 7 суммирования, имеющий входы8 и 9 Ъ выходы 10, элемент И 11,элемент 12 задержки, элемент 13 памяти, входные шины 14 и 15, выходныешины 16 - 18, шины 19 и 20 входногокода, шины 21 выходного кода, блок22 управления., имеющий входы 23 - 25и выходы 26 - 32,Блок 22 управления (фиг. 2) содержит счетчик 33 тактов, дешифратор 34, элементы ИЛИ 35 - 39, элементы И 40 и 41 и элемент НЕ 42.Блок 7 суммирования (фиг. 4) содержит сумматор 43, вычитатель 44,цифровой компаратор 45, коммутатор46, задатчик 47 кода максимального 40интервала времени и задатчик 48 нулевого кода. гС целью повышения надежности работы преобразователя с абонентамион дополнительно содержит элемент 49ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ключ 50 и дополнительную входную шину 51,Многоканальный преобразователькода во временной интервал работаетследующим образомПосле включения питания ЗУ 3 должно быть приведено в исходное состояние, например обнулено любым известным способом. Если этого не будет сделано, то самообнуление произойдет по истечении первого циклаработы, равного максимальному расчетному временному интервалу ЯНа вход 23 блока 22 угравленияподаются тактовые импульсы с часто 1той Г = рй где Й,= ; Т - квантовремени; р = 2 ш + 2 + о - коэффициент пересчета счетчика 33 тактов;т=1,2,3 - количество заявок наформирование временного интервала,которое может быть принято в течениеодного кванта времени; с=0,1,2., -количество дополнительных тактов Пусть ш=1, о=0, тогда р = 2 ш + +г + о = 4; й = 4Работа преобразователя в течение одного кванта времени в этом случае происходит за четыре основных такта: первый такт - считывание ранее записанной заявки; второй такт - очистка ЗУ 3; третий такт - анализ состо" яния ЗУ 3; четвертый такт " запись заявки на формирование временного интервала,Допустим, что очередной входной импульс установил счетчик 33 тактов в нулевое состояние, в результате на98922 4 3 12первом выходе дешифратора 34 возникает импульс, который через выход 26блока 22 управления подается на входсчетчика 1 квантов времени, увеличивего содержимое на единицу, а также -на один из двух входов элемента И 11и на один из двух управляющИх входовблока 6 ключей. Кроме этого, импульсс первого выхода дешифратора 34 поступает через элемент ИЛИ 35 на выход 27 блока 22 управления и на управляющий вход блока 4 ключей, а через элемент НЕ 42 и выход 28 блока22 управления - на управляющий входблока 5 ключей, определяя открытоесостояние блока 4 ключей и закрытоесостояние блока 5 ключей (эти блокивсегда работают в противофазе), атакже через элемент ИЛИ 36 и выход29 блока 22 управления - на входысчитывания ЗУ 2 и 3, устанавливаяих в режим считывания, Код с выходасчетчика 1 (код текущего кванта времени) через блок 4 ключей подаетсяна адресные входы ЗУ 2 и 3. При этомпроисходит считывание из ЗУ 2 и Э,причем, если считывание происходитпервый раз после начального обнуления, то на выходе ЗУ 3 нет сигналапризнака заявки; Сбстояние выходовэлемента И 11 и блока 6 ключей неизменится относительно исходного.Если считывание происходит после прохождения нескольких квантов времении в течение одного из них произведена запись заявки на формированиевременного интервала (работа устройства в четвертом такте), то на выходеЗУ 3 будет считан сигнал признаказаявки, который сформирует на выходеэлемента И 11 импульс конца ранеезаданного интервала времени и разрешит прохождение через блок 6 ключейкода номера абонента, считанного изЗУ 2, на выходные шины 21,Второй тактовый импульс переведетсчетчик 33 тактов в состояние "1",что вызовет формирование импульса на.втором выходе дешифратора 34, Приэтом состояния счетчика 1 квантоввремени и блоков 4 и 5 ключей не изменяются, так как на вход счетчика 1квантов времени этот импульс ие проходитъ а на управляющие входы блоков 4 и 5 ключей он подается черезэлемент ИЛИ 35 так же, как в первомтакте. Кроме того, этот импульс подается через элемент ИЛИ 37 и выход30 блока 22 управления на входы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ЗУ 2 и 3, устанавливая их в режимзаписи, На вход ЗУ 3 подается сигнал отсутствия заявки с выхода элемента И 41 через выход 31 блока 22управления, так как сигнал наличиязаявки на выходе элемента И 41 можетсформироваться только при наличиисигналов на всех трех его входах,а во втором такте отсутствует покрайней мере один из них - с выходаэлемента ИЛИ 39Таким образом, вовтором такте произойдет очистка ячейки ЗУ 3.Третий тактовый импульс переведетсчетчик 33 тактов в состояние "2",что вызовет формирование импульсана третьем выходе дешифратора 34.При этом состояние счетчика 1 квантов времени не изменится, Так какна обоих входах элемента ИЛИ 35 сигналы отсутствуют, состояния выходов27 и 28 блока 22 управления, а следовательно, и состояния управляющихвходов блоков 4 и 5 ключей изменятсяна противоположные по сравнению спервым и вторым тактами. Поэтому блок5 ключей перейдет в открытое состояние, а блок 4 - в закрытое. Импульстретьего выхода дешифратора 34 черезэлемент ИЛИ 38 поступает на входэлемента ИЛИ 36 и на выход 32 блока 22управления. С выхода элемента ИЛИ 36импульс поступает на выход 29 блока22 управления и далее на входы считывания ЗУ 2 и 3, устанавливая их врежим считывания. С выхода 32 блока 22 управления импульс поступаетна выходную шину 17, информируя внешних абонентов о готовности преобразователя к приему заявки на формирование временного интервала (сигнал"Запрос заявки").Одновременно этот импульс поступает на установочный вход элемента 13памяти и устанавливает его в исходное состояние. При этом с его выходачерез вход 24 блока 22 управления наодин из входов элемента И 41 подается сигнал разрешения,По сигналу "Запрос заявки" на выходной шине 17 внешний абонент выставляет на шинах 19 код величины временного интервала, который подаетсяна входы 8 блока 7 суммирования, навходы 9 которого подается код текущего времени с выхода счетчика 1квантов времени,Максимально возможный временнойинтервал, который может быть обес922 6 са на четвертом выходе рещифратора34. При этом состояние счетчикаквантов времени не изменится, С четвертого выхода дешифратора 34 черезэлемент ИЛИ 39 сигнал поступает наодин из входов элемента И 40 и наодин из входов элемента И 41,По заднему фронту сигнала "Запросзаявки" абонент должен выставить навходную шину 15 сигнал подтверждениязаявки, откуда через вход 25 блока22 управления он будет подан на одиниз входов элемента И 41, а на ключшины 20 - код абонента, который поступит на разрядные входы ЗУ 2,Если анализ состояния устройства,проведенный в третьем такте, показал, что ячейка ЗУ 3 свободна, то навходе элемента И 41 присутствуют триразрешающих сигнала, при этомна еговыходе будет сформирован сигнал, который подается на второй вход эле"мента И 40 и на выход 31 блока 22управления, что вызовет запись сигна-,ла признака заявки в ЗУ 3 и кодаабонента в ЗУ 2,Если анализ показал, что ячейказанята, то на входе элемента И 41будет отсутствовать один из разрешающих с.,налов и запись не будет произведена.В первом случае сигнап с выхода31 блока 22 управления через .выходную шину 16 информирует абонента. опринятии заявки, во втором случаеэтого сигнала не будет,Таким образом, в четвертом тактепроизойдут запись заявки и информирование об этом абонента,На этом заканчивается основнойцикл работы устройства в каждом кванте времени, заключающийся в исполнении ранее принятой заявки и записиодной вновь пришедшей,Пусть ш ) 1, о = О, тогда р == 2 ш+ 2 + о ) 4, Г )4.ГПри этом каждая последующая паратактовых импульсов после четвертого,формирующая на соответствующей паревыводов дешифратора 34 нечетный ичетный такты, повторяет процессы,происходящие в третьем и четвертомтактах, т.е. анализ состояния ЗУ 3и запись заявки с передачей соответствующей информации очередному абоненту,Таким образом, преобразовательобеспечивает возможность записи шзаявок на формирование временных ин 45 5 1298печек, составляет Я, = 2 " квантово.хвремени, где п=1,2,3 - разряд"ность счетчика 1 квантов времени иблока 7 суммирования, при этом ЗУ 3содержит Ц одноразрядных, а ЗУ 2 -столько же ячеек памяти с разрядностью, равной разрядности кода абонента.Блок 7 суммирования производитсложение кода текущего времени с вы- Юхода счетчика 1 с кодом, заданным нашинах 19 входного кода временного интервала,Если сумма этих кодов равна илибольше 2 , то старший разряд отбрасывается, Этим обеспечивается непрерывно повторяющийся кольцевой режимработы цепочки: счетчик 1 квантоввремени - блок 7 суммирования - ЗУ 3,причем ЗУ 3 выполняет при этом роль 20"скользящего" отрезка бесконечнойвременной оси, началом которого является текущий квант времени, а концом - 2-й, отсчитанный от текущегоквант в будущем времени.С выходов 10 блока 7 суммирования суммарный код через блок 5 ключей подается на адресные входы ЗУ 2и 3. Из ячейки ЗУ 3 с адресом, равным суммарному коду, т,е. из ячейки, 30соответствующей будущему времени,считывается ее содержимое, Если вэту ячейку в один из предыдущих квантов времени была записана заявка,то сигнал с выхода ЗУ 3 через элемент 3512 задержки изменит состояние элемента 13 памяти, с выхода которогоподается сигнал запрета на один извходов элемента И 41, Если ранее заявка не была записана, т.е. ячейка 40свободна, то состояние элемента 13памятионе изменится относительно исходного, Элемент 12 задержки необходим для четкого срабатывания элемента 13 памяти, т,е, для гарантированного опережения импульса установкиисходного состояния с выхода 32 блока 22 управления. Величина необходимой задержки и необходимость наличияэлемента 12 задержки определяются 5 рдлительностью переходных процессовэлемента 13 памяти и ЗУ 3.Таким образом, в третьем тактепроизойдут анализ состояния устройства и подготовка его к записи заявки на 55формирование временного интервала.Четвертый тактовый. импульс переведет счетчик 33 тактов. в состояние"3", что вызовет формирование импуль1+2 1 сь: ---- (квантов времени), (1) 25 Р где 1 с = 1,2,3ш - порядковый номер заявки впределах одногокванта.30Максимальная абсолютная систематическая погрешность в случае К=ш рав- ная 1+2 ш 1+2 ш Ь= ---- щ --- . р 2+2 ш(2) 35 Из выражения (2) следует, что абсолютная систематическая погрешность не превосходит одного кванта времени,Относительная систематическая пог решность определяется выражением 1+21 с 1(3) 45 где 6 - формируемый интервал времени,выраженный в квантах времени,Погрешность может быть уменьшена выполнением неравенствар) 2 ш+ 2. (4)Выражение (4) может быть реализовано введением дополнительных тактов, не используемых для приема заявок. Если ц - количество дополнительных тактов, то неравенство (4) может бытьЯ записано в виде равенствар 2 ш 2 + с 1, (5)где с = 0,1,2,3 7 12989тервалов от разных абонентов в течение каждого кванта времени,Погрешность формирования временного интервала преобразователем можно определить из рассмотрения струк 5туры двух соседних квантов временина временной оси (фиг. За и 6).Абсолютная систематическая погрешность, выраженная в квантах времени,равна разности между длительностью 10одного кванта времени и промежуткомвремени от момента записи заявки домомента исполнения этой заявки впервом такте следующего кванта времени, На фиг, За изображен случайпри ш = 2, цО, р = 6, 11 = 1 квантвремени.При этом для первой заявки3ь,= - кванта времени, а для второй205заявки Ь- кванта времени6ФВ общем случае= 17Ф 5Ь = - кванта времени2 17Относительная систематическая погрешность уменьшается при увеличенииформируемого интервала времени.,Если максимальный расчетный вреьменной интервал Я = 2 +Ь квантоввремени, где 1Ь2" - 1, то дляобеспечения кольцевого режима работыцепи: счетчик 1 квантов времениблок 7 суммирования - ЗУ 3 коэффициент пересчета счетчика 1 квантоввремени и количество ячеек ЗУ 2 и 3должны быть равны 1 , а разрядностьблока 7 суммирования М 2", Приэтом, если сумма кода счетчика 1квантов времени и кода формируемогоинтервала времени С 1 больше кода максимального расчетного временного интервала (1 , то из суммы кодов должен быть вычтен код максимальногорасчетного временного интервала;Через входы 9 и 8 блока 7 суммирования (фиг. 4) на разрядные входысумматора 43 подаются код счетчика 1квантов и код формируемого временного интервала. С выхода сумматора 43суммарный код поступает на один извходов вычитателя 44 и на один извходов цифрового компаратора 45, навторой вход которого подается кодмаксимального временного интервалас выхода задатчика 47 кода максимального временного интервала.Сигнал с выхода цифрового компаратора 45 подается на управляющийвход коммутатора 46. Если суммарныйкод с выхода сумматора 43 больше кодамаксимального временного интервала,то коммутатор 46 подключает на второй вход вычитателя 44 код максимального временного интервала, которыйвычитается из суммарного кода. Еслисуммарный код меньше или равен кодумаксимального временного интервала,то коммутатор 46 подключает на второй вход вычитателя 44 нулевой код,который не изменяет суммарный код.Преобразованный таким образом кодпоступает на выходы 1 О блока 7 суммирования,В некоторых случаях возможна ситуация, когда абонент не готов принять импульс окончания временногоинтервала по своей заявке (импульс9 12989исполнения заявки), а дальнейшая ра,бота устройства, т,е. выполнениедругих заявок при этом условии теряет смысл,В этом случае при приеме импульсаисполнения заявки абонент должен выдать сигнал-квитанцию, Импульс исполнения заявки с выходной шины 18 исигнал"квитанция, устанавливаемый надополнительной входной шине 51 абонентом, подаются соответственно надва входа элемента 49 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, При наличии обоих импульсов илипри их отсутствии при отсутствиизаявки на данный квант времени) работа устройства происходит аналогично изложенному.Если при наличии на выходной шине18 импульса исполнения заявки абонент не выдал сигнап-квитанциюна дополнительную входную шину51, то на выходе элемента 49 ИСИПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется сигнал за,прета, который подается на управляющий вход ключа 50, прерывающего поступления тактовых импульсов по входной шине 14 преобразователя, а следовательно, на вход 23 блока 22 управления, в результате чего останавливается работа всего устройствана первом такте данного кванта времени до тех пор, пока не будет получен сигнап"квитанция, После поступления сигнала-квитанции работа устройства Воэобновляетсяр начиная со Второго такта прерванного кванта времени,Использование многоканальногопреобразователя кода во временнойинтервал особенно эффективно при организации службы времени в вычисли-тельной системе, Например, службавремени вычислительной системы набазе модели ЕСреализуется прииспользовании одноканального таймера 45и совокупности программных средств,которые позволяют программным способом организовать отсчеты несколькихинтервалов времени, что влечет засобой необходимость иметь соответствующие программы счета и областипамяти, где хранятся эти программыи результаты выполнения ими решаемыхзадач.При использовании многоканальногопреобразователя кода во временнойинтервал исчезает необходимость иметьпрограммы, организующие отсчеты интервалов времени, что дает экономию 22 Ообъема памяти ЭВМ и непроизводительных затрат машинного времени и исключает возможность пропадания заявки на отсчет в случае задержки реакции на окончание отсчета, что фиксируется как ошибка.Формула изобретения1. Многоканальный преобразователь кода во временной интервал, содержащий первое,запоминающее устройство, элемент И, элемент памяти и счетчик квантов времени, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход которого является первой входной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены первый, второй и третий блоки ключей, эле" мент задержки, второе запоминающее устройство и блод суммирования, первые входы которого являются соответствующими первыми шинами входного кода, вторые входы - соответственно объединены с первыми входами первого блока ключей и подключены к соогветствующим выходам счетчика квантов времени, а выходы блока суммирования соответственно соединены с первыми входами второго блока ключей выходы которого соответственно объединены с выходами первого блока ключей, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока ключей, а второй вход блока управления соединен с выходом элемента памяти, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого объединен с первыми входами элемента И и третьего блока ключей и подключен к выходу второго запоминающего устройства, входы считывания и записи которого соответственно объединены с входами считывания и записи первого запощнающего устройства и подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, шестой и седьмой выходы которого соответственно соединены с информационным входом второго запоминающего устройства и вторым входом элемента памяти и являются соответственно первой и второй выходными шинами, а третий вход блока управления является второй входной11 12989шиной, при этом информационные входыпервого запоминающего устройстваявляются соответствующими вторымишинами входного кода, адресные входы - соответственно объединены с адресными входами второго запоминающе 5го устройства и подключены к соответствующим выходам первого блока ключей, а выходы первого запоминающего устройства соответственно соеди Оиены с вторыми входами третьего блока ключей, выходы которого являютсясоответствующими шинами выходногокода, а третий вход объединен с вторым входом элемента И и подключен кпервому выходу блока управления,причем выход элемента И являетсятретьей выходной шиной,2, Преобразователь по п, 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блокуправления выполнен на трех двухвходовых элементах ИЛИ, двух щ-входовыхэлементах ИЛИ, двух элементах И,элементе НЕ, дешифраторе с (2 щ+2+Ч)выходами, где с 1=0, 1,2 и счетчиков тактов, выходы которого соответственно соединены с входами дешифратора, а вход является первымовходомблока управления, первым выходомкоторого являетея первый выход дешиф- Зрратора, а вторым выходом - выходпервого двухвходового элемента ИЛИ,первый вход которого объединен спервым входом второго двухвходовогоэлемента ИЛИ и подключен к первомувыходу дешифратора, второй вход -объединен с первым входом третьегодвухвходового элемента ИЛИ и подключен к второму выходу дешифратора, авыход - соединен с входом элементаНЕ, выход которого является третьимвыходом блока управления, четвертыми пятым выходами которого являютсясоответственно выходы второго и третьего двухвходовых элементов ИЛИ,вторые входы которых соответственноподключены к выходу первого щ-входового элемента ИЛИ и к выходу первого элемента И, первый вход которогообъединен с первым входом второгоэлемента И и подключен к выходу второго щ-входового элемента ИЛИ, авторой вход подключен к выходу вто 22 12рого элемента И и является шестымвыходом блока управления, вторым итретьим входами которого являютсясоответственно второй и третий входывторого элемента И, а седьмым выходом - выход первого щ-входовогоэлемента ИЛИ, каждый -й вход которого, где 1=1,2,3 щ, соединен ссоответствующим (2+1)-м выходом дешифратора , каждый (2+2)-й выходкоторого соединен с соответствующим1-м входом второго щ-входового элемента ИЛИ,3. Преобразователь по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блоксуммирования выполнен на сумматоре,вычитателе, цифровом компараторе,коммутаторе, задатчике кода максимального интервала времени и задатчике нулевого кода, выходы которогосоответственно соединены с первымиинформационными входами коммутатора.,вторые информационные входы которогосоответственно объединены с первымивходами цифрового компаратора и подключены к выходам задатчика кода максимального интервала времени, управляющий вход коммутатора соединен свыходом цифрового компаратора, а выходы - соответственно соединены спервыми входами вычитателя, выходыкоторого являются соответствующимивыходами блока суммирования, а вторые входы соответственно объединеныс вторыми входами цифрового компаратора и подключены к выходам сумматора, первые и вторые входы которого являются соответствующими первыми и вторыми входами блока суммирования,4. Преобр азователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности работы преобразователя с абонентами, он дополнительно снабжен ключом и элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого является третьей выходной шиной, второй вход является дополнительной входной шиной, а выход соединен с управляющим входом ключа, включенного в разрыв первой входной шины.1298922 иаЯ й кдавжс 3 и зя Приемй заяц б Ц, 1 кбант ем Испалнение зая 3 ки 1-й 2.й гая 5 ии) и ядки Исполнение 1"й Г-й) заячьииг. Составитель В, Войтово ТехредМ,Ходанич Корректор И, Де актор Л. 899/бОВНИИ 2 Подписноекомитета СССРй и открытийушская наб., д, 4/5 Тир.аж 9 Государственног делам изобретени Москва, Ж, Ра