Цифровая интегрирующая структура

Цифровая интегрирующая структура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(») 488205

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.10.73 (21) 1966542/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.75. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 09.02.76 (51) М. Кл. С 06f 7/00

G 061 7/52

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325.65:681. .325.57 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Авдеев, А. В. Каляев, С. Г. Комаров, О. Б. Макаревич, П. И. Рыбаков и О. Б. Станишевский (71) Заявитель

Таганрогский радиотехнический институт (54) ЦИФРОВАЯ ИНТЕГРИРУЮЩАЯ СТРУКТУРА

Изобретение относится к области вычислительной техники и .предназначено для целей моделирования и управления сложными динамическими объектами в реальном масштабе времени.

Известны цифровые интегрирующие структуры (ЦИС), содержащие цифровые решающие блоки, входы и выходы которых соеди,нены между собой через коммутирующий блок, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами цифровых решающих блоков, цифро-аналоговых и аналого-цифровых блоков, пульта управления, блоков памят(и, ввода, вывода и. связи. Входы блока управления соединены с выходами пульта управления, блоков ввода, вывода и связи. Выход пульта у1правления соеди нен со входом блока в вода. Выход блока вьввода соединен со входом пульта управления. Выход коммутирующего блока через блок памяти соединен со входом блока вывода.

Предлагаемое устройство содержит также коммутаторы ввода и вывода и блок настройки коммутаторов, состоящий из блока расшифровки команд, счетчика номеров блоков и регистра кода операции, причем входы блока расшифровки команд соединены с выходами регистра кода операции и счетчика номеров блоков, а управляющие входы блока настройки коммутаторов соединены с выходами блока управления.

Известные ЦИС (имеют следующие недостатки.: во-первых, область применения их сильно ограничена, так как они не приспо,соблены для совместной работы с универсальной ЦВМ и с аналоговой аппаратурои, в частности с АВМ (в результате сужается круг решаемых задач, так как существуют задачи, которые могут быть решены с достаточно высокой точностью и быстродействием на комплексе, состоящем из ЦИС, ЦВМ и

АВМ, и не могут быть решены с той же точностью и быстродействием на одной лишь

LIHC) во-вторых, сложным является обмен информацией между ЦИС и внешними

15 устройствами (блокамп ввода и вывода).

Этот обмен осуществляется обычно последовательно во времени и производится через тот же коммутирующий блок, что и передача информации между цифровыми решающими блоками, осуществляющаяся, как правило, с целью увеличения скорости работы

ЦИС параллельно во времени.

Ввиду того, что время настройки пространственного коммутирующего блока больше времени перестройки пространственно-временных коммутаторов ввода и вывода и обмен числовой информацией осуществляется через блок памятями, скорость передачи данных оказывается невысокой.

30 Цель изобретения заключается в расширении области применения и упрощения ЦИС

488205 в части обмена информацией с вн ешними устройствам и.

Указан ная цель достигается за счет того, что входы коммутатора ввода соединены с выходами блоков ввода, связи и,настройки коммутаторов. Выходы коммутатора ввода соединены со входами цифро-аналоговых блоков и с первыми информационными входами цифровых решающих блоков. Выходы аналого-цифровых и цифровых решающих блоков соединены с информационными входами коммутатора вывода и коммутирующего блока, управляющие входы которого соединены с выходами блока настройки коммутаторов. Выходы коммутирующего блока соединены со входами цифро-аналоговых блоков. Выходы блока настройки коммутаторов соединены с управляющими входами коммутатора вывода, выходы которого соединены со входами блоков связи и вывода. Входы счетчика номеров блоков и регистра кода операции блока настройки коммутаторов соединены с выходами блоков связи и ввода.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой ЦИС.

ЦИС содержит !г однотипных цифровых решающих блоков (ЦРБ) 1, и ме1ощих один у.правляющий и несколько ни формационных входов и по одному информационному выходу. L1PE> предназначен для выполнения интегрирования функций, суммирования приращений функций и выполнения некоторых логических операций. Информациониые входы ЦРБ служат для приема приращений функций, выход — для выдачи IllplHpBIIIåíHé интеграла, упра вля1ощий вход предназначен для подачи управляющих сигналов, необходимых для нормальной работы ЦРБ во всех режимах ЦИС. В ЦИС m оoднотипных цифроаналоговых блоков (ЦАБ) 2 имеют информационные входы и выходы. ЦАБ предназначен для преобразования цифровой информации в аналоговую форму в виде электрического напряжения. Первый вход ЦАБ служиг для ввода начальных данных в цифровой форме, второй — для подачи цифровой инфор мации о преобразуемой вел ичи не. Выход

ЦАБ обеспечивает съем напряжения, пропорционального преобразуемой величине.

В ЦИС и однотHIIIHblix аналого-цифровых блоков (ЦАБ) 3 имеют информационные вход и выход. АЦБ предназначен для преобразования электрического напряжения, подаваемого на вход, в цифровой код, информация о котором в форуме п р иращений выдается на выход. Блок памяти (БП) 4 имеет ряд информациош1ых входов, позволяющих одновременно производить запись ряда чисел, и один выход, служащий для выдачи одного из чисел, записанных в БП.

Коммутирующий блок (КБ) 5 имеет множество информационных входов и выходов и управляющие входы. КБ представляет собой пространственный коммутатор, каждый выход КБ соединен только с одним

4 информационным BxoJI051 ЦРБ, HJIH ЦАБ, HJIH

БГ1, каждый информационньш вход KE соединен с информационным выходом ЦРБ или

АЦБ. Управляющие входы КБ служатдля подачи команд и сигналов, необходимых для построения заданных соединений информационных входов с информационными выходами. Коммутатор ввода (КВв) б имеет два информаIIHoHiHbIx входа, множество информационных

10 выходов и управляющ|ий вход. КВв б предназна чен,для соединения одного из информационных входов с одним из информационных выходов по управляющим сигналам, поступающим на управляющий вход. Каждый ин15 формационный выход КВв б соединен с одн им первым информационным входом одного из ЦРБ или с одним входом одного из

ЦАБ, п|редназначенным для ввода начальных данных. Коммутатор вывода (КВы в) 7 имеет

20 множество информационных входов, управляющий вход и информационный выход.

КВыв предназначен для соединения одного из информационных входов с одним информационным выходом по управляю25 щнм сигналам, поступающим на управляющий вход. Каждый информационный вход

КВыв соединен только с одним информационным входом КБ5. Блок 8 настройки коммугатора состоит из счетчика 9 номеров бло30 ков, репистра 10 кода операции и блока 11 расшифровки команд. Бло к 8 имеет выходы, каждый из котсрых соединен с управляющим

|входом одного из коммутаторов КБ5, или

КВвб, или КВыв 7, входы для записи и из35 менения номера блока в счетчик 9 и кода операции в р ег истр 10 и вход, соединенный с блоком 11 расшифровки команд (выходы блока 11 соединены с выходами блока 8 настройки), -l0 Блок ввода (БВв) 12 предназначен для ввода начальных данных и настроечной информации в блоки ЦРБ и LIAE и программы ко мму:таци и B блОK НВсТроНКН коммутатОрОв.

БВв12 имеет информац ион ные входы и вы45 ход, соединенный со входами блока 8 настройк и коммутаторов и,предназначенный для ввода команды настройки коммутаторов, а также управляющие вход и выход. Блок связи 13 имеет аналогичные БВв12 входы и

50 выходы за исключением наличия входа и Bblхода, предназначенных для соединения с

ЦВМ,,информационный вход блока связи соединен с информационным выходом КВыв 7 и предназначен дланя вывода числовой инфор55 мации из любых ЦРБ и АЦБ. Блок вывода (БВыв) 14 п редназначен для вывода числовой .инфор мации либо из любого ЦРБ или

АЦБ, либо из нескольких ЦРБ и АЦБ, для чего он соеди нен одним информационным

G0 входом с выходом КВыв 7, а другим входом — с БП4, БВыв 14 имеет также информационный выход и управляющие вход и выход.

Пульт управте ния (ПУ) 15 предназначен

65 для ручного управления работой ЦИС и в и488205 зуального контроля состояния ЦИС и отдельных ее узлов, для чего он имеет информационные вход и выход, соединенные соответственно с информационными входом БВв

12 и выходом БВыв 14, и управляющие гхо7 и,выход.

Блок управления БУ 16 предназначен для координации и управления работой отдельных устройств и всей ЦИС в целом, для чего БУ имеет двусторонние управляющие связи с БВв, блоком связи, БВыв и ПУ и связь с управляющим входом ЦРБ и блоком настройки коммутаторов.

Такая ЦИС имеет более широкую область пр имеиения по сравнению с известными устройствами, так как к ней могут непосредственно подключаться ЦВМ и аналоговая аппаратура, например, АВМ, через имеющиеся в ее составе блок связи, ЦАБ и АЦБ. Кроме того, ЦИС допускает непосредственное вмешательство в ее работу человека-оператора через ПУ. Для ЦИС также характерна простота обмена информацией между блоками, входящими в ее состав, что обеспечивается наличием п ространственно-временных коммутаторов ввода 6 и вывода 7, управляемых общим для всех коммутаторов блоком

8 настройки.

Существенным в .предложенной ЦИС является то, что цифро-аналоговые и аналогоцифровые блоки могут рассматриваться как своего рода решающие блоки, так как на входы первых, соединенные с выходом коммутатора, информация подается в виде приращений функций, а на выходы вторых, соед ин енные с входами КБ, информация выдается в виде приращений функций так же. как это имеет место для входов и выходов ЦРБ.

При этом любой ЦАБ 2 может быть соединен с выходом любого ЦРБ 1, а также любой

АЦБ 3 может быть подключен ко входам любых ЦРБ 1.

Предлагаемая ЦИС предназначена для решения совместно с ЦВМ, АВМ и аналоговой аппаратурой достаточно сложных задач. Решаемая задача разбивается на части, Та часть задачи, которая описывает очень быстропротекающие операции и которая оперирует, например с некоторыми внешними воздействиями, не поддающимися описанию (скорость ветра, температура окружающей среды, давление и т. п.), может быть отнесена к аналоговой тасти. Часть задачи, которая описывает относительно медленные процессы и требует более высокой точности решения, чем аналоговая часть, реализуется с InOMonIью блоков ЦРБ и может быть отнесена к цифровой части. Логическая часть задачи, связанная с обработкой результатов вычислений, принятием соответствующих команд по дальнейшему решению и изменению задачи, возлагается на ЦВМ. Цифповая и аналоговая части задачи могут рассматриваться также в качестве структур ной подпрограммы ЦВМ, использование которой може

05 осуществляться одновременно с решением других задач, возложенных на ЦВМ.

ЦИС может работать в следующих режимах: ввод исходных данных, решение и вывод результатов.

Исходными данными для ЦИС являются: программная и числовая информация. Программная информация в свою очередь делится на программу коммутации, задающую схему соединения блоков ЦРБ, ЦАБ и ЛЦБ между собой, и настроечную информацию, задающую режимы работы ЦРБ (интегрирование, суммирование и логические операции).

Программа коммутации состоит из списков соединений выходов блоков ЦРБ п АЦБ с заданными множествами входов блоков ЦРБ и ЦАБ. Настроечная информация состоит из кодов операций всех блоков, участвующих в решении задачи.

К числовой информации относятся начал ьные значения подынтегральных функций для блоков в режиме работы цифрового интегратораа.

К исходным данным относится также управляющая информация: иктер ва 7 решения и интервал вывода информации на печать, задаваемые в виде числа шагов иптегрирования, точность р ешения в виде кода соответствующего числа разрядов, а также сигналы пуска и останова.

Ввод исходных данных может производиться из трех источников: БВв 12, блока связи

13 с ЦВМ и ПУ 15. Ввод с ПУ 15 производится через БВв 12.

Под выводом результатов понимается вывод числовой информации из блоков ЦРБ1 и АЦБЗ.

Работает ЦИС следующим образом.

Ввод исходных данных производится пз

БВв 12 (блока связи 13 и ПУ 15).

Перед вводом настроечной информации в

БУ16 поступает соответствующий сигнал ввода настрое чной информации. а в блок 8 настройки коммутаторов записывается операционная часть команды, которая запоминается на регистре 10. В данном случае операционная часть команды означает «Ввод через КВв». В блоки ЦРБ 1 и ЦАБ 2 из БУ 16 подается потенциал ввода настроечной информации.

После этого вводится номер первого из задействованных в задаче блоков. который,по сигналу из БУ 16 передается в блок настройки коммутаторов и запоминается в счетчике

9. В результате этого в регистр 10 и счетчик

9 записывается команда, означающая ввод чепез КВв 6 в блок с номером. записанным в счетчике 9. После расшифровки этой команды в блоке 11 расшифровки команд на выходе блока 8 настройки коммутаторов выдается управляющий сигпа 7, по 1

6, соединенный с выходом БВв 12, соединяется с выходом КВв 6, соединенным с блоком, имеющим номер, записанный в счетчике

9. Затем вводится соответствующий код на488205 строе чной информации, который по сигналу из БУ 16 подается на вход КВвб и проходит на его выход, соединенный с входом ЦРБ. С выхода КВв 6 первый код настроечной информации записывается,в соответствующий блок

ЦРБ. Таким образом, настраивается один блок. Если все последую щ ие коды нужно ввести в блоки с последовательно воз растающими на единицу номе рами, то номера блоков не вводятся, а перед вводом каждого очередного кода настроечной информации из

БВв (блока связи) выдается импульс, подсчитываемый счетчиком 9. После каждого изменения кода в счетчике 9 изменяется и выход КВв 6, соединяемый со входом КВвб.

Если очередной код настроечной информации необходимо ввести в ЦРБ с номером, отличающимся больше, чем на единицу по отношению к номеру в счетчике 9, то производится ввод номера блока, соответствующего вводу очередного кода настроечной информации.

После этого вводится числовая информация в заданные блоки ЦРБ и ЦАБ. Перед этим в БУ 16 из БВв 12 (блока связи 13 и

ПУ 15) подается соответствующий сигнал ввода числовой информации, а в регистр 10 записывают код операции, означающей

«Ввод числовой информации». Из БУ16 при этом поступают соответствующие сигналы управления записью число вой информацией в БВв 12, ЦРБ 1 и ЦАБ 2. Дальнейшая последовательность работы такая же, как и при вводе настроечной и нформации. Отличие состоит лишь в том, что настроечная информация в блоки ЦАБ не вводится.

Ввод программы коммутациями производится следующим образом.

Из БВв 12 (блока связи 13 и ПУ 15) через

БВв 12 в блок 8 наст ройки коммутаторов вводится операционная часть команды настройки КБ 5, которая запо минается в регистре 10. Код операции команды настройки

КБ 5 может иметь два значения: установлен|не соединительных путей в КБ и разборка соединительных путей входа КБ со множеством выходов КБ. В счетчик 9 номеров блоков из БВв 12 (блока связи 13 и ПУ через

БВ в 12) записывается адресная часть команды, При этом вначале поступает номер блока ЦРБ или АЦБ, выход которого доложен быть соединен (при разборке разъединен) со множеством входов блоков ЦРБ или ЦАБ и БП. После расшиф р овки команды в блоке

11 и подачи управляющего сигнала из БУ16 на блок 11, на управляющие входы КБ 5 из блока 8 подает|ся сигнал., устанавливающий, какой вход КБ (выход ЦРБ или АЦБ) соединяется (разъединяется). Далее из БВв 12 (блока связи 13 или ПУ 15 через БВв 12) поступает последовательность номеров входов ЦРБ или ЦАБ. Каждый очередной номер либо подается в счетчик 9, если он отличается больше, чем на единицу по отношению к предыдущему значению, либо не подается, 5

4О

65 но вместо этого содержимое счетчика 9 увеличивается на единицу. Каждый раз команда, размещенная в счетчике 9 и регистре 10, расшифровывается блоком 11,:и по сигналам из БУ16 блок 8 выдает в КБ 5 соответствующие управляющие сигналы, устанавливающие, какой выход КБ5 (вход ЦРБ, ЦАБ .или

БП) нужно соединить (разъединить) с ранее установленным входом КБ 5 (выходом ЦРБ или АЦБ). Так строятся (разбираются) все остальные соединения входов КБ (выходов

ЦРБ и АЦБ) с выходами КБ (входами ЦРБ, .ЦАБ и БП).

После настройки КБ в БУ вводится управляющая информация (коды, задающие время решения и вывода информации на печать), и ЦИС готова к решению. Из БВв12 (блока связи 13 и ПУ15) в БУ16 подается сигнал пуска, и начинается решение. Информация с выходов ЦРБ и АЦБ через КВ5 (информация в,виде напряжений) выдается на выходы

ЦИС, которые могут подключаться к входам аналоговых устройств. На входы АЦБ при,их подключении к выходам аналоговых устройств подается информация в виде напряжений. Под воздействием уп|равляющих сигналов, поступающих из БУ16, в ЦРБ, ЦАБ и АЦБ, в соответствии с кодами опе,раций ЦРБ, во всех блоках ЦРБ, ЦАБ и

АЦБ производится переработка входной информации по алгоритмам либо интегрирования, либо суммирования, либо выполнения некоторых логических операций, либо, наконец, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования.

В соответствии с заданным и|нтервалом вывода из БУ и БП,подаются сигналы записи тяк, что в БП хранится информация, относящаяся к заданной точке вывода. Из БП информация выбирается в блок вывода 14, где либо печатается, либо передается на индикацию в ПУ15, если есть в этом необходимость. Так п роизвод ится вывод результатов из множества блоко в через заданный интервал в ре мепи без остяно ва реше|ния.

Вывод результатов;может производиться также по сигналам либо с ПУ15, либо из блока связи 13. Напр имер, если тр|ебуется проследить за изменением некоторой переменной, то с пульта управления достаточно вве ст и соответствующую команду вывода в блок 8 настройки коммутаторов. По этой команде из блока настройки на управляющий вход КВыв 7 подается сигнал на соединение соответствующего входа КВыв 7 (выхода ЦРБ и АЦБ) с выходом. Информация с выхода соответствующего ЦРБ и ALIE через

КВыв 7 проходит в БВыв 14 и блок связи 13, П ри необходимости вывода результатов,из большего числа блоков подается ряд соответствующих команд в блок 8 настройки коммутаторов.

В случае совместной работы с ЦВМ, блок связи 13 выдает на вход, подключенный к

ЦВМ, как сигналы о состоянии ЦИС (ввод, 488205

10 решение, вывод, конец решения и конец интервала вывода), так m числовую информацию. На вход блока 13, подключаемый к

ЦВМ, из UBM подается исходная и управляющая информация п р и выполнении команд ввода-вывода каналом ЦВМ.

П,редмет изобретения

Цифровая интегрирующая структура, содержащая цифровые решающие блоки, входы .и выходы которых соединены между собой через коммутирующий блок, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами цифровых решающих блоков, цифро-аналоговых и аналого-циф ровых блоков, пульта управления, блоков па мяти, ввода, вывода и связи, входы блока управления соединены с выходами пульта управления, блоков ввода, вывода и связи, выход пульта управления соединен со входом блока ввода, выход блока вывода соединен со входом пульта управления, выход коммутирующего блока через блок, памяти соединен со входом блока вывода, коммутаторы ввода и вывода, блок настройки коммутаторов, состоящий из блока расшифровки, команд, счетчика номеров блоков и регистра кода операции, 10

7()= п р ичем входы блока расшифровки команд соединены с выходами регистра кода операции и счетчика номеров блоков, а управляющие входы блока настройки коммутаторов соединены с выходами блока управления, отличающаяся тем, что, с целью упрощения .и расширения области применения, входы коммутатора ввода соединены с выходами блоков ввода, связи и нас ройки коммутаторов, выходы коммутатора ввода соединены со входами цифро-аналоговых блоков и с первыми информационными входами цифровых,решающих блоков, выходы аналогоцифровых и цифровых решающих блоков соединены с информационными входами коммутатора вывода и коммутирующего блока, управляющие входы кото рого соединены с выходами блока настройки коммутаторов, выходы коммутирующего блока соединены со входами цифро-аналоговых блоков, выходы блока на стройки коммутаторов соединены с управляющими входами коммутатора вывода, выходы которого соединены со входами блоков связи и вывода, входы счетчика номеров блоков и р егистра кода операции блока на тройки коммутаторов соединены с выходами блоков связи и ввода.