SU1221666A1 - Устройство дл обмена информацией между цифровой и аналоговой вычислительными машинами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано при создании аналого- цифровых устройств, и систем дл  моделировани  динамических объектов и систем управлени  в реальном масштабе времениi Целью изобретени   вл етс  повышение производительности. Устройство содержит блок пам ти, регистры, счетчики, схемы сравнени , аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, триггеры, генератор тактовых импульсов, шинные формиро- . ватели. Цель достигаетс  3ji счет .оптимизации распределени  временных интервалов, выполнени  различных операций в устройстве. 1 ип. IND 1C о а о

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при создании аналого-цифровых устройств и систем дл  моделировани  диттамических объектов и систем управлени  в реальном масштабе времени Цель изобретени  - повышение производительности .

На чертеже представлена блок-схем устройства.

Устройство содержит восьмой элемент И 1, третий элемент ИЛИ 2, четвертьм элемент ИЛИ 3, п тый шинный формирователь 4, шестой шинный формирователь 5, шестой элемент . ИЛИ 6, второй шинный формирователь 7, первый шинный формирователь 8, седьмой шинный формирователь 9, первый элемент НЕ 10, первый регистр II, второй элемент И 12, п тый счетчик 13, первую схему 14 сравнени , первый элемент ИЛИ 15, седьмой элемент И 16, шестой элемент И 17, первый счетчик 18, первый элемент И 19, второй элемент 20 задержки, первый триггер 21, второй триггер 22, п тый элемент И 23, четвертьш элемент И 24, п тьм элемент ИЛИ 25, третий регистр 26, третью схему 27 сравнени , третий счетчик 28, второй дешифратор 29, четвертый счетчик 30, седьмой элемент ИЛИ 31, третий элемент 32 задержки, генератор 33 тактовых импульсов, четвертый элемент 3 задержки, шинные формирователи 35, регистры 36, третий элемент И 37, первый элемент 38 задержки, второй элемент НЕ 39, третий шинный формирователь 40, четвертый шинный формирователь 41, второй регистр 42, вторую схему 43 сравнени , второй счетчик 44, второй элемент ИЛИ 45, шины адреса 46, данных 47, Запись 48, Чтение 49, Прерьшание 50 цифровой вычислительной машины, шины адреса 51, данных 52, Запись 53, Чтение 54 блока пам ти, цифрова  вычислительна .машина (ЦВМ) 55, блок 56 пам ти, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 57, аналогова  вычислительна  машина (АВМ) 58, циф- роаналоговый преобразователь (ЦАП) 59, первый дешифратор 60, группу узлов 61 задани  времени, комбинационный сумматор 62.

На этапе подготовки исходна  задача раздел етс  одним из известных способов на две, одна из которых

5

0

5

предназначена дл  решени  на аналоговой (АВМ 58), а друга  - на цифровой части устройства (ЦВМ 55). В свою очередь, цифрова  часть исходной задачи разбиваетс  на К программ.

Св зь между переменными осуществл етс  по каналам АЦП 57 и ЦАП 59. В ЦВМ 55 вводитс  К программ задачи моделлровани  и программа обработки прерываний, под управлением которой происходит обмен информацией между ЦВМ 55 и блоком 56 пам ти, а также прерывание выполн ющейс  и вызов очередной программы вычислени  фазовых переменных. Ячейки блока 56 с 1 по К -ю отвод тс  дл  хранени  результатов преобразовани  с 1 по К-и канала АЦП 57, следующие, начина  с К + 1 по к +М -ю, отвод тс  дл  хранени  данных, предназначенных дл  выдачи с 1 по М-ый канал ЦАП 59. Таким образом, в регистр 11 необходимо занести конечный адрес К каналов АЦП 57, который одновременно  вл етс  конечным адресом обмена между АЦП 57 и блоком 56, а в регистр 42 заноситс  конечный адрес М кана- лов ЦАП 59. В блоки 61 на каждый из К регистров 36 заноситс  двоичный код числа разрешающих сигналов генератора 33 импульсов, длительность которых равна промежутку времени, отведенному каждой из К программ дл  решени  в ЦВМ 55. Исключением  вл етс  перва  задача, часть времени обработки которой занимает врем  обмена переменными между ЦВМ 55 и блоком 56. По единичному сигналу, поступающему с входа Пуск устройства , запускаетс  в работу АВМ 58 через элемент 20 задержки АЦП 57. Единичный сигнал с входа Пуск, поступа  на единичный вход триггера 22 и нулевой вход триггера 21, устанавливает эти триггеры в состо ние логической 1 и логического О соответственно. Единичньй сигнал с входа. Пуск устройства поступает на второй вход элемента ИЛИ 15, вы- зьша  поступление единичного сигнала с его выхода на установочный вход счетчика 18, на выходе которого устанавливаетс  начальньй адрес аналого-цифрового преобразовани . В АЦП 5 57 происходит опрос и преобразование непрерывных сигналов, соответствующих переменным, поступающим с выхода АВМ 58 на информационный вход АЦП 57,

0

5

0

5

0

начина  с начального адреса(находитс  в счетчике 18) и по конечный адрес (находитс  в регистре П), АЦП 57 преобразует аналоговый сигнал в дискретную форму (двоичный код) и с информационного выхода подает его на информационный вход формировател  8, вырабатыва  при этом единичный сигнал на.выходе Конец преобразовани , который поступает на вход элемента 32 задержки и первый вход элемента И 17, текущий адрес аналого-цифрового преобразовател  с выхода счетчика 18 поступает на информационный вход шин

ного формировател  7, Если при этом нет необходимости обмена информацией между блоком 56 и ЦВМ 55, нулевой сигнал с первого выхода дешифратора 60, поступа  на вход элемента НЕ 10, вызьшает поступление единичного сигнала с его выхода на второй вход элемента И 19 и второй вход элемента И 17, единичный сигнал с выхода которого поступает на второй вход элемента И 12 и первый вход элемента ИЛИ 3, единичный сигнал с выхода которого поступает на шину 53 Запис блока 56. С приходом разрешающего сигнала с выхода генератора 33 на первый вход элемента И 12 единичный сигнал с его выхода поступает на управл ющие входы шинных формирователей 7 и 8. Таким образом, организуетс  запись информации, поступающе с выхода шинного формировател  8 на шину 52 данных по адресу, поступающему с выхода шинного формировател  7 на адресную шину 51 блока 56. Единичный сигнал: с выхода элемента 32 задержки поступает на третий вход элемента И 19, и с приходом на первый вход разрешающего сигнала с выхода генератора 33 единичный сигнал с выхода элемента И 19 поступает на счетный вход счетчика 18, увеличива  его содержимое на единицу. После . . приема нового адреса АЦП 57 перехо- дит к преобразователю сигналов, поступающих из АВМ 58, при этом на информационном выходе и выходе Конец преобразовани  вырабатываютс  сигналы нулевого уровн . Таким образом, обеспечиваетс  цикличность работы АЦП 57. Наращивание счетчика 18 происходит до тех пор, пока его содержи мое не станет равным содержимому регистра П. В этом случае схема 14 сравнени  вырабатывает единичный

, 10

t5

20

25

30

35 40 45 50 55

2216664

сигнал, который поступает на единичный вход триггера 21 и первый вход элемента ИЛИ 15, с выхода которого единичный сигнал поступает на установочный вход счетчика 18, устанавлива  его в начальное состо ние. Единичный сигнал на единичном входе триггера 21 взводит его в состо ние логической 1 и единичный сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента И 23, на второй вход которого поступает единичный сигнал с выхода триггера 22. Единичный сигнал с выхода элемента И 23 поступает на вторые входы элементов ИЛИ 25 и 45 и первые входы элементов ИЛИ 2 и 31, с выходов которых единичный сигнал поступает на установочные входы счетчиков 13, 28, 44 и 30, устанавлива  их в начальное состо ние . Кроме того, единичный сигнал с выхода элем1ента ИЛИ 2 подаетс  на шину 50 Прерывание ЦВМ 55, при этом ЦВМ 55 передает управление программе обработки прерываний, котора  запускает на выполнение первую программу вычислени  фазовой переменной . Единичный сигнал с выхода триггера 21 поступает на нулевой вход триггера 22, сбрасыва  его в состо ние логического О. Нулевой сигнал с выхода триггера 22, поступа  на второй вход элемента И 23, устанавливает на его выходе сигнал нулевого уровн . Двоичный код номера программы (в данном случае первой), наход щийс  в счетчике 30, поступает на вход дешифратора 29, с выхода которого единичный сигнал поступает на управл ющий вход шинного формировател  35, разреша  запись содержимого первого регистра 36 в регистр 26. Единичный сигнал с выхода триггера 21, поступающий на второй вход элемента И 24, разрешает прохождение тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 33 на первый вход элемента И 24, с выхода последнего на счетный вход счетчика 28. Наращивание счетчика 28 происходит до тех пор, пока его содержимое не станет равным содержимому регистра 26, в этом случае схема 27 сравнени  вырабатывает единичный сигнал, поступление которого на второй вход элемента ИЛИ 2 вызывает поступление единичного сигнала с его выхода на вход 50 Прерывание ЦВМ 55. При

этом ЦВМ 55 передает управление программе прерывани , котора  запускает на выполнение вторую программу вычислени  фазовой переменной. В это же врем  единичный сигнал с выхода схемы 27 сравнени  поступает на счетный вход счетчика 30, увеличива  его содержимое на единицу. Дешифратор 29 вырабатывает единичный сигнал, поступление которого на управл ющий вход шинного формировател  35 вызывает запись содержимого следующего регистра 36 в регистр 26. Таким образом устройство работает до тех пор, пока не будут выполнены все К программ вычислени  фазовых переменных. При переходе к К -и программе единичный сигнал с выхода дешифратора 29 поступает на управл ющий входк ого шинного формировател  и на вход элемента 34 задержки. Единичный сигнал с выхода элемента 34 задержки поступает на второй вход элемента 31 ИЛИ, с выхода которого единичный сигнал поступает на установочный вход счетчика 30, устанавлива  его в начальное состо ние. После выполнени  К-и программы программа обработки прерываний снова запус- кает на вьшолнение первую программу. Каждый раз,, при запуске первой программы производитс  обмен информацией между ЦВМ 55 и блоком 56. При этом на адресной шине 46 по вл етс  первый адрес блока 56, по которому на первом выходе дешифратора 60 вырабатываетс  единичный сигнал, поступающий на управл ющий вход шинного формировател  9, разреша  поступление начального адреса обмена с выхода счетчика 13 на шину 51 адреса. Единичньй сигнал с первого выхода дешифратора 60 поступает на первый вход элемента И 1, на второй вход которого поступает сигнал с шины Чте- ние ЦВМ 55. Единичный сигнал с выхода элемента И 1 поступает на первый вход элемента ЩШ 6, с выхода которого на шину 54 Чтение блока 56 поступает единичный сигнал. Считанна  из блока 56 информаци  с шины 52 данных поступает на информационный вход шинного формировател  5 (на управл ющий вход которого поступает единичньй сигнал с выхода элемента И 1) и с его выхода поступает на шину 47 данных. При обработке поступившей информации ЦВМ 55

10

20

25

15 45

2216666

снимает с адресной шины 46 адрес ка 56 пам ти, и на первом выходе дешифратора 60 по вл етс  сигнал нулевого уровн , поступающий на вход элемента НЕ 10, с выхода которого единичный сигнал поступает на счетный вход счетчика 13, наращива  его содержимое на единицу. При по влении на адресной шине 46 первого адреса блока 56 цикл чтени  повтор етс . После чтени  К -и  чейки блока 56 на шине 48 Запись по вл етс  единичньй сигнал и ЦВМ 55 переходит к записи результатов решени  задачио Причем на каждом цикле записи в блок 56 ввод тс  все переменные до последней просчитанной. Единичньй сигнал с шины Запись ЦВМ 55 поступает на первый вход элемента И 16, на второй выход которого по- ступает единичный сигнал с первого выхода дешифратора 60. Единичный сигнал с выхода элемента И 16 поступает на управл ющий вход шинного .формировател  4, разреша  прохождение информации с шины 47 данных на шину 52 данных и на второй вход элемента ИПИ 3, с выхода которого единичный сигнал поступает на шину, 53 Запись Информаци  на шине 52 данных записываетс  в блок 56 по адресу, выставленному на адресной шине 51, После записи последней просчитанной переменной ЦВМ 55 выставл ет на адресную шину 46 второй адрес блока 56, по которому на втором выходе дешифратора 60 вырабатываетс  единичный сигнал, поступление которого на первый вход элемента ИЛИ 25 вызывае.т по вление единичного сигнала на установочном входе счетчика 13, устанавлива  его в начальное состо ние. После завершени  обмена ЦВМ 55 переходит к обработке первой программы и в это врем  с блоком 56 может работать АЦП 57. Если АЦП 57 не готово к обмену, с блоком 56 может работать ЦАП 59, в этом случае с выхода Конец преобразовани  АЦП 57 сигнал нулевого : уровн  поступает на первьй вход элемента И 17, нулевой сигнал с его выхода поступает на вход элемента НЕ 39, единичньй сигнал с выхода которого поступает на первый вход элемента И 37, на второй вход поступает еди-. ничный сигнал с выхода элемента НЕ 10 и с приходом на третий вход раз30

35

40

50

55

решающего сигнала с выхода элемента И 24 единичный сигнал с выхода элемета И 37 поступает на второй вход элемента ИЛИ 6, управл ющие входы шинных формирователей 40 и 41, на вход элемента 38 задержки и одновременно единичный сигнал с выхода элемента И 37 запускает в работу ЦАП 59 Начальньй адрес цифроаналогового преобразовател  с выхода счетчика 44 поступает на второй вход сумматора 62, на первый вход которого поступает конечньй адрес аналого-цифрового преобразовани . С выхода матора 62 начальный адрес обмена постзшает на информационный вход шинного формировател  41, и с приходом единичного сигнала на его управл ющий вход адрес поступает на адресную шину блока 56. С выхода элемента ИЛИ 6 единичный сигнал поступает на шину 54 Чтение. Информаци  с шины 52 данных поступает на информационный вход шинного формировател  40, и с приходом на его управл ющий вход единичного сигнала с выхода элемента И 37 данные блока 56 поступают на информационный вход ЦАП 59, на адресный вход которого поступает адрес цифроаналогового преобразовани  с выхода счетчика 44. Единичньй сигнал с выхода элемента 38 задержки, поступа  на счетный вход счетчика 44, увеличивает его содержимое на единицу. С приходом единичного сигнала с выхода элемента И 37 повтор етс  цикл цифроаналогового преобразовани . Когда содержимое счетчика 44 равно содержимому регистра 42, единичный сигнал с выхода схемы 43 сравнени  поступает на первый вход элемента ИЛИ 45. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 45 поступает на установочный вход счетчика 44 и устанавливает его в начальное состо ние.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  обмена информацией между цифровой и аналоговой вычислительными машинами, содержащее блок пам ти, аналого-цифровой и циф- роаналоговый преобразователи, три счетчика, два регистра, п ть элемен- тов И, п ть элементов ИЛИ, два элемента НЕ, два элемента задержки, два триггера, генератор тактовых им-

   20

   н . 35

   216668

   пульсов, первый дешифратор, две схемы сравнени , семь шинных формирователей , причем информационньш вход и выход аналого-цифрового преобразова5 тел  соединены соответственно с информационным выходом аналоговой вычислительной машины и через первый шинный формирователь - с данных блока пам ти, выход первого

   10 счетчика соединен с адресным входом аналого-цифрового преобразовател , первьм входом первой схемы сравнени  и через второй шинный формирователь - с адресной шиной блока пам ти, вто-

   15 рой вход первой схемы сравнени 

   соединен с. выходом первого регистра, вход которого  вл етс  первым входом задани  конечного адреса устройства, выход первой схемы сравнени  соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, управл ющие входы первого и второго шинных формирователей соединены с выходом второго элемента И, информационный выход цифроаналогового преобразовател  соединен с информационным входом

   30 аналоговой вычислительной машины, а информационный вход через третий шинный формирователь соединен с ши25

   ной данных блока-пам ти, адресный вход цифроаналогового преобразовател  соединен с выходом второго счетчика , соединенным с первым входом второй схемы сравнени , второй вход которой соединен с выходом второго регистра, вход которого  вл етс  вторым входом задани  конечного адреса устройства, выход второй схемы сравнени  соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика, счетный вход которого через первый элемент задержки соединен с выходом третьего элемента И, соединенньм также с управл ющими входами третьего и четвертого шинных формирователей, первый и второй входы третьего элемента И . соединены соответственно с выходами первого и второго элементов НЕ, а третий вход соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего элемента ИЛИ соединен с шиной прерывани  цифровой вычислительной маши- ны, а первый вход - с выходом п того элемента И, выходна  и входна  шины данных цифровой вычислительной машины соответственно через п тый и тестой шинные формирователи соединены с входной и выходной шинами данных блока пам ти, первый вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента НЕ, вход первого дешифратора соединен с адресной шиной цифровой вычислительной машинь, отличающеес  тем, что, с целью повьппени  производительности , оно содержит группу узлов за- Дани  времени, комбинационный сумматор , шестой, седьмой и восьмой элементы И, шестой и седьмой элементы ИЛИ, третий и четвертый эле- менты задержки, четвертый и п тый счетчики, третью схему сравнени , второй дешифратор, третий регистр, причем выходы УЗЛОВ задани  времени группы соединены с входами тре- тьего регистра, выход которого сое- динен с первым входом третьей схемы сравнени , второй вход которой соединен с выходом третьего счетчика, выход равно третьей схемы сравнени  соединен с вторым входом тре- тьего элемента ИЛИ и счетным В ходом четвертого счетчика, выход которого через второй дешифратор соединен с разрешающими входами узлов задани  времени группы,установочный и счетный вхр ды третьего счетчика соединены соответственно с выходом третьего элемента ИЛИ и выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, соединен ным с первыми входами второго триггера и п того элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, второй вход которого соединен с входом пуска устройства, вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом триггера, входом Пуск аналоговой вычислительной машины и через второй элемент задержки с входом Пуск аналого-цифрового преоб- разовател , выход Конец преобразовател  которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента И, третий вХод которого и первый вход второго элемента И соединены с выходом генератора

   тактовых импульсов, второй вход первого триггера соединен с выходом первой схемы сравнени , выход первого элемента НЕ соединен со счетным входом п того счетчика, и первым входом шестого элемента И, второй вход которого Соединен с выходом Конец преобразовани  аналого-цифрового преобразовател , а выход соединен с входом второго элемента НЕ, вторым входом элемента И и первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с шиной записи блока пам ти, а второй вход - с выходом седьмого элемента И и управл ющим входом п того шинного формировател , первый вход седьмого элемента И соединен с шиной записи цифровой вычислительной машины, второй вход седьмого элемента И, вход первого элемента НЕ, вторые входы п того элемента ИЛИ и восьмого элемента И и управл ющий вход седьмого шинного формировател  соединены с выходами первого дешифратора, второй вход восьмого элемента И соединен с шиной чтени  цифровой вычислительной машины , а выход соединен с управл ющим входом шестого шинного формировател  и первым входом шестого элемента ИЛИ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента И, соединенным с входом Пуск цифроаналогового преобразовател  и с шиной чтени  блока пам ти, вторые входы п того и второго элементов ИЛИ и первый вход седьмого элемента ИЛИ соединены с выходо п того элемента И, выход п того элемента ИЛИ соединен с установочным входом п того счетчика, выход которого через седьмой шинный формировател соединен с адресной шиной блока пам ти , второй вход седьмого элемента ИЛИ через четвертый элемент задержки соединен с соответствующ1П4 выходом второго дешифратора, выход седьмого элемента ИЛИ соединен с установочным входом четвертого счетчика, первый и второй входы комбинационного сумматора соединены соответственно,с выходом первого регистра и выходом второго счетчика, а выход соединен через четвертый шинный формирователь с адресной шиной блока пам ти.

   if

   Э

   г

   Составитель И. Хазова Редактор Н. Воловик Техред Н.Бонкало Корректор М. Самборска 

   Заказ 1614/55 Тираж 671 Подписное ВНШШИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4