Pierwszenstwo: 22.03.1972 (P. 154 213) Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 28.04.1975 77574 KI. 42m3,7/06 MKP G06f 7/06 CZYTELNIA Urzedu Polanto rilskiij IzeezrposftlHei Twórcywynalazku: Wojciech Mokrzycki, Jerzy Slawinski, Wieslaw Martynow, Leon Rozbicki Uprawniony z patentu tymczasowego: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Sposób adresowania w pamieci operacyjnej maszyny cyfrowej komórek zarezerwowanych dla autonomicznych urzadzen zewnetrznych Przedmiotem wynalazku jest sposób adresowania w pamieci operacyjnej cyfrowej maszyny matematycznej komórek zarezerwowanych dla autonomicznie wspólpracujacych urzadzen zewnetrznych maszyny w celu dokonywania dwukierunkowej wymiany informacji miedzy tymi czlonami systemu. Sposób ten moze dotyczyc wielu urzadzen zewnetrznych jak na przyklad aparatury automatycznej regulacji lub urzadzenia do akustycznej lacznosci dwukierunkowej z maszyna cyfrowa, ale bedzie omawiany na przykladzie wspólpracy maszyny cyfrowej z informacyjnym ekranem lampy luminescencyjnej zwanym niekiedy displayem. Realizacja sposobu wedlug wynalazku zapewnia powiekszenie sredniej szybkosci wymiany informacji miedzy maszyna cyfrowa, a jej autonomicznie pracujacym urzadzeniem zewnetrznym jak równiez ulatwia wspólprace wielu tych urzadzen w rozbudowanym systemie.Zastosowanie duzych elektronicznych cyfrowych maszyn metematycznych w systemach podejmowania decyzji wymaga srodków technicznych pozwalajacych na wymiane informacji miedzy systemem, a jego obsluga w sposób szybki, wygodny a takze w postaci latwo przyswajalnej. Jedna grupa sposobów przekazywania informacji posluguje sie wyswietlaniem przeznaczonych dla operatora informacji graficznej na odpowiednim jekranie. W tym przypadku wielka wage przywiazuje sie do mozliwosci natychmiastowej reakcji na wyswietlona informacje. Reakcja taka zachodzi przy konwersacyjnym trybie wspólpracy operatora z systemem informacyj¬ nym maszyny matematycznej, to znaczy gdy operator moze przy pomocy tzw. pióra swietlnego wodzonego po luminescencyjnym ekranie wprowadzac dowolne informacje graficzne do systemu. Jego postepowanie wówczas funkcjonalnie przypomina pisanie na tablicy. Pozadane jest, aby sterowanie systemu bylo w stanie dostarczac informacji obsludze tak szybko jak tylko to mozliwe, ale równiez wazne jest, aby postac tych informacji czyli edycja byla elastycznie zmienna i kazdorazowo dostosowana do zmieniajacych sie potrzeb obslugi systemu podejmowania decyzji. Na cechy zmienne edycji okreslonego display'a skladaja sie zazwyczaj takie elementy jak skala wyswietlanego czy tez rysowanego obrazu, jego polozenie na ekranie lub stole, obciecie brzegów czy kadrowanie, barwa rodzaj i grubosc wektorów tworzacych obraz czy litery tekstu, a wreszcie tresc wyswietlanego obrazu lub tekstu. Wspólpraca obslugi systemu z samym ekranem inforacyjnym z reguly wymaga mozliwosci zmniejszenia wyswietlanego obrazu, aby móc ogladac na ekranie dodatkowe informacje wzglednie odwrotnie2 77 574 wymaga mozliwosci powiekszania niektórych fragmentów dotychczas ogladanego obrazu.Realizacja tej drugiej potrzeby pociaga za soba koniecznosc obcinania niepotrzebnej reszty obrazu lub przesuwania wybranego fragmetu z dowolnego miejsca ekranu na wybrane. Do tego dochodzi koniecznosc wymiany okreslonych fragmentów tekstu. W tego typu systemach informacje przewidziane do wyswietlania na ekranie sa pamietane w postaci zapisów zero jedynkowych o zestawach elementarnych wektorów przemieszczen, z których kazdy moze byc scharakteryzowany przez punkt poczatkowy oraz skierowane dwie skladowe. Pamiec maszyny matematycznej za posrednictwem stosowanych urzadzen pobudza strumien elektronów dziala lampy luminescencyjnej do rysowania serii wektorów, które razem tworza pewien znak alfanumeryczny lub fragment wykresu czy tez czesc skomplikowanego rysunku. Czesc informacji mieszczacych sie w pamieci maszyny a przeznaczonych do wyswietlania pojawia sie jako wynik pewnych obliczen, dla których dane oraz programy zostaly wprowadzone do maszyny matematycznej drogami róznymi i niezaleznymi od ekranu informacyjnego.Tymi drogami bywa takze wprowadzana czesc danych stanowiacych na przyklad oprawe graficzna dla obliczen.Przykladowo wedlug znanych sposobów powiekszanie, obcinanie i przesuwanie obrazu na ekranie display'a dokonywane jest w obrebie maszyny cyfrowej dostarczajacej informacji ekranowi przy pomocy specjalnych programów. Stosowane polecenia operatora przechodza do maszyny cyfrowej za posrednictwem tzw. pióra swietlnego lub klawiatury display'a i tam inicjuja dzialania wyspecjalizowanych programów. Programy te o skomplikowanych algorytmach przeliczaja i modyfikuja przechowywane w pamieci maszyny cyfrowej instruk¬ cje tworzace po skierowaniu ich do display'a rysowany na ekranie obraz. Otrzymane taka droga przeksztalcenia starego obrazu w nowy w nastepstwie zmniejszania, powiekszania, obcinania i przesuwania sa bardzo dokladne, wymagaja jednak posiadania kosztownego oprogramowania oraz zuzywaja wiele czasu pracy systemu. Dodatkowe istnienie wyspecjalizowanych programów powieksza stopien zapelnienia pamieci systemu.Podobnie rzecz sie przedstawia w przypadku wymiany fragmentów wyswietlanego tekstu, co jest zjawis¬ kiem typowym dla tzw. konwersacyjnego rezimu wspólpracy operatora z display'em. Jak wspomniano informac¬ je gromadzone w pamieci wymagaja niekiedy dokonania szybkiej ich modyfikacji przez operatora. Takie modyfikacje oraz uzupelniajace wprowadzanie informacji do maszyny dokonywane bywaja przy pomocy jak gdyby pisania przez operatora wspomnianym piórem swietlnym po luminescencyjnym ekranie informacyjnym.Dzialanie samego pióra swietlnego polega na posredniczeniu w odwzorowaniu powierzchni ekranu na os czasu.Czula fotodioda umieszczona na koncu pióra swietlnego dotykajacym ekranu luminescencyjnego przekazuje przewodem do maszyny matematycznej informacje o dochodzeniu od ekranu niewidocznych dla ludzkiego oka slabych impulsów rysujacego strumienia elektronów. Impulsy te docieraja w okreslonej kolejnosci od okreslo¬ nych fragmentów ekranu. A zatem moment, w którym pióro swietlne powiadamia maszyne matematyczna o odebraniu przez fotodiode impulsu elektronów okresla jednoznacznie polozenie na ekranie punktów styku z tym piórem.Wspomnianego typu informacje graficzne musza byc szybko przekazywane maszynie cyfrowej do zapamietania, zinterpretowania i przetworzenia, gdyz samo sterowanie display'a z reguly nie ma w dyspozycji odpowiednich ku temu urzadzen technicznych jak wieloczynnosciowe arytmometry i rozbudowane pamieci operacyjne. Szybki przeplyw informacji w odwrotnym kierunku — z maszyny do display'a — jest równiez nieodzowny jako, ze wlasnie w pamieci operacyjnej maszyny przechowywane sa w calosci lub fragmentami kolejne kadry wyswietlanych informacji graficznych. Sytuacje dodatkowo komplikuje okolicznosc, ze na identycznych zasadach wspólpracuje z maszyna cyfrowa niekiedy wiele autonomicznych urzadzen zewnetrznych w rodzaju display'a. Urzadzenia te bardzo czesto musza korzystac z pamieci operacyjnej maszyny cyfrowej, która jest dostepna dla nich wedlug zasad tzw. „kradziezy" cyklu. Wspomniana „kradziez" polega na tym, ze w czasie gdy arytmometr maszyny cyfrowej zajety jest wykonywaniem operacji trwajacych dluzej niz jeden cykl pamieci operacyjnej, automatyczne urzadzenia zewnetrzne moga komunikowac sie z ta pamiecia w kolejnosci wynikajacej z przyznanych im priorytetów. Aby uniknac wzajemne interferencji róznych programów obsluguja¬ cych komunikacje z poszczególnymi urzadzeniami zewnetrznymi kazde z nich powinno dysponowac oddzielnym polem pamieci operacyjnej maszyny cyfrowej. Znane sa takie systemy wspólpracy maszyny cyfrowej z autono¬ micznymi urzadzeniami zewnetrznymi, które ralizuja zasade stalego przydzialu niezmiennego co do wielkosci i lokalizacji fragmentu pamieci operacyjnej maszyny cyfrowej okreslonemu urzadzeniu zewnetrznemu. Autono- micznosc pracy tych urzadzen wyraza sie tym, ze same one, w wybranym przez siebie momencie inicjuja, wymiane informacji z przydzielonym sobie fragmentem pamieci operacyjnej maszyny cyfrowej. Moment ten jest uzgodniony z programem systemu opreracyjnego maszyny cyfrowej z uwzglednieniem wielkosci priorytetu przyslugujacego inicjujacemu wymiane informacji autonomicznemu urzadzeniu zewnetrznemu. Wedlug zasad dzialania stosowanej czesto organizacji wydzielony dla potrzeb wszystkich autonomicznych urzadzen zewnetrz¬ nych obszar pamieci operacyjnej dzieli sie na oddzielne pola przporzadkowane róznym urzadzeniom. W obrebie77 574 3 kazdego pola wyróznia sie sekcje pamieci przeznaczone do spelnienia przykladowo takich funkcji jak przechowywanie sladów skoków do podprogramów, adresów nazw podprogramów, adresów informacji o przy¬ czynach przerwan pracy systemu maszyna-urzadzenie, oraz innych informacji przykladowo dotyczacych stanów przerwan. Sekcje dziela sie na pojedyncze komórki pamieci. Programy wykonywane przez system skladaja sie z podprogramów typowych procedur, przy czym czesto bywa tak, ze pewien podprogram w czasie swej pracy odwoluje sie do innego podprogramu, a ten znowu do innego. Mozna wtedy powiedziec, ze kolejne podprogramy jakgdyby funkcjonalnie zawieraja sie jeden w drugi. W zwiazku z tym wyróznia sie pojecie glebokosci podprogramu. Kolejne komórki kazdej sekcji pamiecia przyporzadkowane sa na stale okreslonym glebokosciom podprogramów. Przyporzadkowanie to polega na tym, ze przykladowo sekcja pamieci przechowujaca informacje o przyczynach przerwan, w swej komórce o numerze zerowym zawiera informacje o przerwaniu pracy systemu zaistnialym w czasie wykonywania programu glównego czyli majacego glebokosc zerowa, a przykladowo komórka siódma wedlug tej konwencji zawiera informacje o przerwaniu pracy podprogramu siódmego wykony¬ wanego przykladowo dla celów podprogramu szóstego.Wada zasady przydzialu stalego co do wielkosci i lokalizacji pola pamieci operacyjnej kazdemu autono¬ micznemu urzadzeniu zewnetrznemu jest nieefektywne wykorzystywanie tej pamieci. Wady tej nie mialby dynamiczny rozdzial miejsc pamieci operacyjnej zakladajacy, ze kazde urzadzenie zewnetrzne wedle potrzeby otrzymuje wydzielone pole pamieci operacyjnej z tym jednak, ze jego lokalizacja jest w jakis sposób okreslana przez system operacyjny maszyny cyfrowej.Celem wynalazku jest unikniecie wyzej wymienionej niedogodnosci podania sposobu adresowania w pamie¬ ci operacyjnej cyfrowej maszyny matematycznej pola zarezerwowanego dla autonomicznie wspólpracujacego urzadzenia zewnetrznego maszyny w celu doknywania dwukierunkowej wymiany informacji.Cel ten zostal osiagniety w sposobie wedlug którego pamiec operacyjna maszyny cyfrowej zawiera wydzielony dla potrzeb wymiany miedzy autonomicznymi urzadzeniami zewnetrznymi, a sama maszyna informacji o stanie tych urzadzen obszar skladajacy sie z przyznanych poszczególnym urzadzeniom pól pamieci zawierajacych sekcje o ustalonych funkcjach, przy czym sekcje te sa grupami bezposrednio adresowanych komórek pamieci i w przypadku, gdy zaistnieje potrzeba wymiany informacji sumator ukladu adresacji okreslonego urzadzenia do adresu poczatku zarezerwowanego obszaru pamieci podanego przez system operacyj¬ ny maszyny podaje numer identyfikacyjny tego urzadzenia oraz numer funkcjonalnie wlasciwej sekcji z przydzie¬ lonego pola, a takze dodaje wartosc wskaznika glebokosci aktualnie wykonywanego podprogramu, przy czym wszystkie te trzy numery przy dodawaniu do adresu poczatku zarezerwowanego obszaru pamieci sa wzgledem siebie przesuniete tak, ze nawet skrajne cyfry maksymalnych wielkosci tych numerów nie zachodza na siebie przy wspomnianym dodawaniu.Sumator ukladu adresacji okreslonego urzadzenia do najmniej znaczacych cyfr n-cyfrowego adresu poczatku zarezerwowanego obszaru pamieci maszyny podanego przez jej system operacyjny dodaje g-cyfrowa wartosc wskaznika glebokosci aktulanie wykonywanego podprogramu oraz dodaje d-cyfrowy numer wlasciwej funkcjonalnie sekcji przesuniety co najmniej o g-cyfr w kierunku ku bardziej znaczacym cyfrom adresu, a takze dodaje b-cyfrowy numer identyfikacyjny tego urzadzenia przesuniety co najmniej o g + d cyfr w kierunku ku bardziej znaczacym cyfrowym adresu, przy czym liczba Rg- 1, gdzie R jest podstawa stosowanej arytmetyki, równa jest maksymalnej w calym systemie glebokosci podprogramów, podobnie liczba Rd — 1 wyraza maksy¬ malna ilosc sekcji w polu pamieci dowolnego autonomicznego urzadzenia zewnetrznego, a liczba Rb - 1 równa jest maksymalne ilosci autonomicznych urzadzen zewnetrznych maszyny, zas suma liczb g + d +¦ b jest mniejsza od liczby n okreslajacej ilosc cyfr adresu poczatku zarezerwowanego obszaru pamieci.Adresacji sposobem wedlug wynalazku dokonuje automatycznie sumator display'a pozbawiony mozliwosci wykonywania wszelkich innych dzialan arytmetycznych poza dodawaniem i przesuwaniem liczby ku bardziej lub mniej znaczacym bitom swych rejestrów. W komórkach pamieci operacyjnej o wyznaczonych sposobem wedlug wynalazku adresach przechowywane sa informacje okreslajace miedzy innymi wlasciwe pola robocze display*a tj. takie pola, które przechowuja programy wyswietlajace cale kadry infromacji graficznych. Natomiast adresy stosów programowych pola pamieci operacyjnej wyznaczonego sposobem wedlug wynalazku przechowuja jedynie informacje o charakterze lacznikowym. W rozwiazaniu przykladowym poza informacjamijuz podanymi mieszcza sie tam aktualne wspólrzedne srodka wskaznika pióra swietlnego, adres poczatku programu do wyswietlania calego kadru, adresy obiektu w kadrze w czasie wyswietlania którego nastapilo przerwanie, wspólrzedne poczatku kreslonego wektora na którym nastapilo przerwanie lub wspólrzedne punktu przerwania, wspólrzedne konca kreslonego wektora, informacje o trybie pracy display'a, wspólrzedne punktu widzialnego przez pióro swietlne w momencie przerwania i temu podobne.Display stosujacy sposób wedlug wynalazku moz? miec dostep do dowolnej komórki pamieci operacyjnej maszyny, sam okresla kierunek wymiany informacji z pamiecia, ir.oze zglaszac zapotrzebowanie na cykl tej4 77 574 pamieci. Wspólpraca display'a z maszyna jest inicjowana i zatrzymywana przez maszyne lub operatora przy klawiaturze sterujacej display'a, który moze przerywac prace maszyny cyfrowej.W rozwiazaniu przykladowym wedlug wynalazku stosowany jest 16-bitowy adres umozliwiajacy bezpos¬ redni dostep do ponad 64 tys. komórek pamieci operacyjnej. Maksymalna glebokosc podprogramów nie przekracza 7. Liczba sekcji mieszczacych sie w polu pamieci przeznaczonym do obslugi dowolnego, autonomicz¬ nego urzadzenia zewnetrznego nie jest wieksza od 13. Ilosc tych urzadzen wspólpracujacych z maszyna cyfrowa, wiym w szczególnosci display wynosi 27 sztuk. Dlugosc kodu wskaznika glebokosci podprogramu wynika zrównania: 2g - 1 7, a zatem g = 3 bity Dlugosc kodu numeru sekcji funkcjonalnej wynika z równania: 2d - 1 13, a zatem d = 4 bity Dlugosc kodu identyfikacyjnego autonomicznego urzadzenia zewnetrznego wynika z równania: 2b - 1 27, a zatem b = 5 bitów Numer identyfikacyjny urzadzenia na ogól ustalony jest przy pomocy klawiatury technicznej., Pozostale dwa numery wyznaczane bywaja przez programy.Adresowanie sposobem wedlug wynalazku w rozwiazaniu przykladowym jest w pelni mozliwe, gdyz: g + d'+b = 3 + 4 + 5 = 12 Gdyby powyzsza relacja nie byla spelniona wówczas pewne kombinacje kodowe trzech numerów wykraczalyby poza zakres adresowalnosci pamieci. W rozwiazaniu przykladowym kod wskaznika glebokosci podprogramu dodawany jest do pierwszych 3 najmniej znaczacych bitów 16-bitowego adresu, kod numeru sekcji — do nastepnych 4 bitów, a kod identyfikacyjny urzadzenia - do kolejnych 5 bardziej znaczacych bitów adresu.Adresowanie to jest dynamiczne ze wzgledu na mozliwosc przesuwania wydzielonego obszaru pamieci ijednoznaczne bowiem róznym kombinacjom wartosci 3 kodów odpowiadaja rózne komórki pamieci operacyj¬ nej. W omawianym przypadku adresowanie to moze byc okreslone przy jfomocy formuly: Adr. = a + m.27+h.23+s gdzie symbole a, m, h i s odpowiednio oznaczaja adres poczatkowy obszaru pamieci, numer identyfikacyjny urzadzenia komunikujacego sie z maszyna, numer funkcjonalnej sekcji oraz wskaznik glebokosci podprogramu.Wielkosc obszaru przeznaczonego dla wszystkich urzadzen wynosi 212 komórek, wielkosc pola dla jednego urzadzenia nie przekracza 27 komórek, a wielkosc sekcji nie moze przekraczac 8 komórek bezposrednio adresowalnych. PL PL