Устройство для ввода-вывода информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для ввода-вывода информации в цифровых вычислительных управляющих машинах, работающих в реальном масштабе времени и является усовершенствованием основного изобретения. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок 22 приемопередатчиков и дана новая реализация блока 8 памяти и блока 6 мажоритарных элементов. При этом при адресации информационных входов, выходов используется вся разрядность информационной шины, обеспечивается сохранение адресации при отказе части шины, сохранение разрядности выдаваемых управляющих слов при отказах в обоих половинах шины, 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ау (и) (51)5 С 06 Г 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1275414 (21) 4643472/24-24 (22) 27 ° 01 ° 89 (46) 23.12,90, Бюл. № 47 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А,И,Иванов и В,Е.Кладов (53) 681 327.11 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1275414, кл, G 06 F 3/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-ВЫВОДА

ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для ввода-вывода информации в цифровых вычислительных управляющих

694 А2

2 машинах, работающих в реальном масштабе времени, и является усовершенствованием основного изобретения.

Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель дости-гается тем, что в устройство введен блок 22 приемопередатчиков и дана новая реализация блока 8 памяти и блока 6 мажоритарных элементов. При этом при адресации информационных входов, выходов используется вся разрядность информационной шины, обеспечивается сохранение адресации при отказе части шины, сохранение разрядности выдаваемых управляющих слоев при отказах в обеих половинах шины. 1 s.n. ф-лы, 8 ил, !

615694

Изобретение относится к вычисли" тельной технике, может быть использовано для ввода-вывода информации в цифровых вычислительных управляющих

5 машинах, работающих в реальном масштабе времени, и является усовершенствованием известного устройства по. авт.св. N - 1275414.

Цель изобретения — повышение на- 10 дежности .

На фиг. 1 приведена функциональ" ная схема устройства для ввода-вывода информации, на фиг. 2 — иллюстра-. ция работы блока приемопередатчиков; I5 на фиг. 3 — схема блока мажоритарных элементов; на фиг. 4 — схема блока элементов ИСКЛЮЧА10ЩЕК ИЛИ; на фиг.5 формирование управляющего слова; на фиг ° би 7 — временные диаграммы; на фиг, 8 — алгоритм работы устройства. устройство содержит мультиплексор

1, приемный регистр 2, приемопередатчик 3, третий элемент ИЛИ 4, регистр

5 адреса ввода, блок 6 мажоритарных элементов, регистр 7 адреса вывода, блок 8 памяти, информационную шину 9, первый 10, второй 11, третий 12, чет вертыйй 13 и пятый 14 управляющие вхо::ды, первый 15 и второй 16 элементы 30

I, ИЛИ, командный регистр 17, блок 18

; .элементов ИЛИ, информационные входы . 19, информационные выходы 20, канал

21 обмена с ЦВМ, блок 22 приемопере .,датчиков. В состав блока 8 памяти вхо-35 дят регистры 23 и блок 24 элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH. В состав блока 22 входят второй 25, третий 26 и четвертый 27 приемопередатчики и эле: мент 28 задержки .

Блок 6 мажоритарных элементов представляет собой постоянное запомина ащее устройство, у которого ячейки (А 4...А р>400000000)< и (A 4...А !О х11111111)р прошиты так, что им со- 45 ответствуют коды (A q.. А о ): ячейкам (0000000 ХХХААА,...АО) и (1111111

X X#A 4. ° A 0 )rZ — (А 4... A p ) g я чейк ам (00000 А...,Ag 00000) и (11111

А р...А < 11111 ) < — (А9 °,,Аз) осталь- 50 ным ячейкам (А 4А <>...А1Ар) - результат выполнения операции поразрядного мажориров ания <3 ((iiis ° ° > ig)i >q °

Фиг. 2 иллюстрирует работу блока

« 2, показывает как обеспечивается расширение числа адресуемых информационных входов-выходов, На фиг, 2 обозначены: структура 29 адреса, передаваемого по каналу 21 связи с ЦВМ, младшие разря.ды 30 адреса, псредаваемые по младшим линиям канала 21 связи с ЦВМ и ин.формационной шине 9, старшие разряды

31 адреса, определяющие канал, к которому происходит обращение ЦВМ„ разряды 32 адреса, дублируемые с помощью блока 22 на старшие линии информационной шины 9, структура 33 адреса, выдаваемого на информационную пину

9, m — - разрядность адреса информационного входа или выхода.

Блок 6 мажоритарных элементов (фиг. 3 а) представляет собой постоянное запоминающее устройство 34, прошитое в соответствии с фиг. Зб и формирующее адрес 35 информациîííîro входа 19 и информационного выхода 20.

Блок 24 элементов ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ (фиг. 4) представляет собой набор элементов ИС1(Л10ЧА10ЩЕК ИЛИ 36, На фиг, 4 обозпачены старшая 37 и младшая 38 половины информационной шины 9, по которым одновременно передается соответственно первое и второе слова (39 — размеры этих слов), из которых блок 24 формирует управляющий код

40, записываемый в один из регистров 23.

Фиг. 5 иллюстрирует формирование управляющего слова, записываемого в регистры 23. Приведен пример отказа нескольких линий шины 9, причем в кружках показан вид отказа данной шины (константный нуль или единица), Для этого Примера приведены соответствующие ему первое 41 и второе 42 слова ошибок, общее слово 43 ошибки и примеры управляющеro слова 44, кото— рое необходимо записать в регистр 23.

Показаны соответствующие ему и виду отказов линий сформированные управляющей ЦВМ первые 45 и вторые 46 слова, выдаваемые ею на шину 9, и первые 47 и„вторые 48 слова, поступающие на вход блока 24 элементов HCKJIIO×AÞÙÅE

ИЛИ .

Вр е ме иная ди агр амма си гн ало в п о фиг. 6 характеризует работу устройства при вводе информации. в ЦВМ, временная диаграмма сигналов по фиг. 7при работе устройства на вывод инфор- мации, В приведенном алгоритме работы устройства при вводе информации в

ЦВМ {фиг. 8) и обозначает число под5 ряд отказавших линий информационной шины 9.

Устройство может быть реализовано на микросхемах: мультиплексор

К561КП2; приемный регистр 2 — К561ИР6

К531ИР11; приемопередатчики 3 и 2527 - 588ВАI; элементы ИЛИ 4, 15 и

16 — 555ЛЛ1; регистры 5, 17 и 23—

588ИР1; регистр 7 адреса вывода—

588BTI блок 6 мажоритарных элементов — 568РЕЗ; элементы ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ

ИЛИ 36 — К555ЛП5; элемент 28 задержки — интегрирующая RC-цепочка с диодом, включенным параллельно резистору, катод диода соединяется с выходом элемента 28. Последний обеспечивает задержку поступления фронта l/Î сигнала СИА с первого управляющего входа 10 устройства на прямой и инверсный управлякнцие входы выбора кристалла второго 25 и третьего 26 приемопередатчиков соответственно (фиг. 6 и 7), чтб обеспечивает формирование блоком 22 структуры 33 (фиг. 2) адреса, выдаваемого на информационную шину 9.

Временные диаграммы сигналов на управляющих входах 10-12 устройства как при вводе, так и при выводе информации полностью соответствует временной диаграмме унифицированноFQ интерфейса микро-ЭВМ "Электроника-60".

1615694

Устройство лЛя ввода †выво инфорг мации работает следующим образом.

Адрес информационного входа 19, с которого вводится информация, выдается управляющей ЦБМ при обращении к каналу 21 и заносится в регистр 5, с выхода которого адрес поступает на адресные входы мультиплексора 1. Запись в регистр 5 происходит по фронту l/О сигнала на входе !О, считывание — по нулевому сигналу на выходе элемента ИЛИ 15. Информация с выбранного информационного входа 19 сразу å записывается в регистр 2 по появлению нулевого уровня сигнала на выходе элемента ИЛИ 15. Ввод в управляющую ЦВМ происходит по появлению нулевого уровня сигнала одновременно

15 на выходе элемента ИЛИ 15 и на входе 11 устройства, связанных с первым и вторым управляющими входами приемопередатчика 3 и первым управляющим входом блока 22. При выводе из ЦВМ информации (управляющего слова) в канал 21 она через блок 22 и блок 8 памяти поступает на информационный выход 20 устройства с адресом, записанным ЦйМ в регистр 7 адреса вывода, представляющий собой регистр с дешиф30 ратором на выходе, сигналы с которого поступают на первые входы элементов

ИЛИ блока 18, определяя выбор регистра 23 в блоке 8 памяти, в который при выводе управляющего слова происходит запись. Запись в регистр 7 происходит по фронту 1/О сигнала на входе 10 ус тройства. Запись в э.эт или иной регистр 23 блока 8 памяти происходит при наличии нулевого уровня сигнала на выходе соответствующего второму регистру элемента ИЛИ блока 18 появ-, ляющегося при одновременном наличии нулевых уровней сигналов на выходах

В дополнение к си гналам на входах

10-!2 с помощью командного регистра

l7, запись в который проходит по фронту 1/О на первом входе 10, и элементов ИЛИ 15 и 16 формируются сигналы, определяющие канал ввода или вывода, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ. Эти сигналы формируются из двух старших разрядов адреса, передаваемых по входам 13 и 14, соответствующим старшим разрядам внутренней информационной шины управляющей ЦВМ, Таким образом организуется двухуровневая адресация (старшие.разряды адреса определяют ка. нал, к которому происходит обращение управляющей ЦВМ, младшие служат для адресации внутри самого .канала). Двухуровневая адресация, формирование сиг, налов адресации из сигналов внутренней информационной шины ЦВМ и выда, ча их в качестве управляющих обеспечивают обращение к любому каналу при отказе части линий информационной шины 9.

4(тройства и на выходе регистра 7 адреса вывода, связанном с входом соответствующего элемента ИЛИ блока 18. Ðå" гистры 7 и 23 постоянно открыты по

5р выходу.

В цифровых управляющих системах особую важность имеет защита информационных шин (в устройстве шина 9), которые включают большое число линий.

C информационной шиной 9 соединено большое число буферов (регистров, приемопередатчиков), отказы которых приводят к отказу линий, связанных с ними. Неисправность в схеме управле55

45 элемента ИПИ 16, третьем входе 12 ус!

6!5694 ния буферов может привести к постоянному его открытию на шину 9 и невозможности передачи информации сразу по части информационной шины 9 в преде5 лах разрядности буфера, Неисправность линий информационной шины выявляется в результате тестового контроля, осуществляемого управляющей ЦВМ. В слу. чае обнаружения неисправности линий информационной шины 9 производится идентификация отказавшей линии.

Получение правильного кода входной информации имеет особую важность ! для управляющей ЦВМ в системе автома- !5 тического регулирования, так как ис,,кажение даже младших разрядов этого кода приводит к существенному снижению качества регулирования. Ввод правильной информации достигается аппа- Zp ратным циклическим сдвигом с помощью регистра 2 вводимого цифрового кода.

Циклический сдвиг записанного в ре1

; гистр 2 цифрового кода входной величины происходит по окончании считыва- 25 ния управляющей ЦВМ информации с канала ввода (по фронту О/1 сигнала с ! выхода элемента ИЛИ 4). В случае исправностй всех линий шины 9 управляющая ЦВМ просто считывает код вводимой З0 величины из регистра 2 через приемо,передатчик, 3 и блок 22. В случае отка,, за одной из линий шины 9 управляющая

: ЦВМ считывает информацию из регистра

2 дважды: вводится .сам код входной

35 величины и он же, но циклически сдвинутый, что позволяет управляющей ЦВМ получить верные значения разрядов кода, выдаваемые первоначально на неис- правную линию шины 9. В случае отказа 40 нескольких линий шины 9 управляющая

IIBM столько же раз считывает код иэ регистра 2, получая значения самого ко-. да входной величины и этого же кода, но циклически сдвинутого на один, два 45 и более разрядов (фиг, 8) .

Устройство обеспечивает правильную адресацию информационных входов 19 и выходов 20 устройства, вывод правильного управляющего словa при различных 5р отказах информационной шины 9.

При передаче адреса информационных входов 19 и выходов 20 шина 9 является функционально избыточной, так как для адресации достаточно нескольких ли55 ний шины 9, а остальные не используются. Становится возможным выдавать адрес информационных входов 19 и выходов 20 одновременно на три и более групп линий шины 9, вьщелять правильный адрес с помощью блока 6 мажоритарных элементов. Но эта выдача адреса происходит лишь по младшим линиям шины 9, так как из старших разрядов адреса, определяющих канал устройства (или модуль внутри !IBM), к которому происходит обращение, формируются управляющие сигналы (выходы элементов ИЛИ .15 и 16), в результате чего старшие линии шины 9 при передаче адреса фактически не используются, Это позволяет с помощью блока 22 продублировать на эти линии младшие разряды адреса (фиг. 2), испольэовать всю разрядность шины 9 для адресации информационных входов 19 и выходов 20 и тем самым увеличить их число, и расширить возможности системы и область ее применения. При выдаче адреса второй приемопередатчик 25 оказывается закрытым (на инверсном управляющем входе выбора кристалла поддерживается пассивный для него единичный уровень сигнала), а на старшие линии информационной шины 9 выдаются младшие разряды адреса через третий приемопередатчик 26 (иа его прямом управляющем входе выбора кристаллаактивный для него единичный уровень сигнала). При вводе и выводе данных закрыт третий приемопередатчик 26, а передача информации идет через второй 25 и четвертый 27 приемопередатчики в направлении, соответствующем сигналу на первом управляющем входе блока 22.

Формирование адреса информационных входов 19 и выходов 20 устройства осуществляется блоком 6 мажоритарных элементов, выполненном на ПЗУ, прошивка которого (последняя строка таблицы на фиг. Зб) обеспечивает реализацию функции мажорирования, что обеспечивает парирование влияния отказов отдельных линий шины 9, Дополнительно блок 6 обеспечивает формирование правильного адреса (строки 1-4 таблицы на фиг. Зб) и при отказе части (определяемой разрядностью используемых буферов) шины 9, соединенной с половиной входов блока 6 мажоритарных элементов (например, при !6-разрядной шине 9 и восьмиразрядных буферах).

Возможно сохранение адресации и при одинаковом характере отказов (константный логический "0" или "!") в первой и третьей группах линий, по которым! б!5

9 передается адрес информационных входов 19 и выходов 20 (строки 5 и 6 таблицы на фиг. Зб). Управляющая ЦВМ в этом случае выдает адрес по второй группе линий, а на все остальные лиl1 1I нии выдает си г налы логического . 0 или " 1 " в зависимости о т вида отказа .

При выводе информации допускается меньшая по сравнению с инфо рмацио иной шиной 9 разрядность управляющего слова, что обусловлено тем, что погрешность квантования по уровню, возникающая при переходе управляющего . воздействия в аналоговую форму, дл я систем автоматического управления с обратной связью невелика .

Управляющее слово формируется иэ первого и второго слов, выдаваемых

ЦВМ, одновременно соответственно по старшей и младшей половинам шины 9 в результате выполнения над ними операции ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ (фиг. 4). Тем самым при отказе даже линий в обеих по" ловинах шины 9 (за исключением одновременного отказа линий, по которым передаются одинаковые разряды слов) за счет передачи определенным образом сформированной информации по исправным линиям другой половины шины возможно обеспечить. правильную передачу в канал вывода всех разрядов управляющеro слова (фиr 5).

Определение ЦВМ первого и второго слов, из которых формируется требуемое управляющее слово, происходит следующим образом (фиг. 5).

В результате тестового контроля ойределяются первое 41, второе 42 и общее 43 слова ошибок, записываемые. в память ЦВМ. Первое 41 и второе 42 слова ошибок имеют логические "1" в разрядах, соответствующих разрядам линий старшей и младшей половин шины 9 с константными единичными отказами, а общее слово 43 — в разрядах, соответствующих неисправным линиям обеих половин шины 9.

Второе 46 и первое 45 слова формируются ЦВМ в результате выполнения следующих операций: (46)=(41) М(44)1 (45)=((42) Q (44) ) ((43), где Р, и — знаки логических опера-.; ций И и ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ ИЛИ.

При передаче по информационной ши-. не они из-эа отказов в ней искажаются (слова 48 и 47, фиг. 5) и обеспеФ е р м у л а и з о б р е т е н н я!

1. Устройство для ввода-вывода информации по аат.св. и 1275414, о т— личающееся тем,что,сцелью повышения надежности устройства, в

20 него ьведен блок приемопередатчнков, содержащий первый, второй и третий приемопередатчики, элемент задержки, . первые информационные входы-выходы

25 первого, информационные входы второro и первые информационные входы-выходы третьего приемопередатчиков являются первыми информационными входами-выходами устройства, вторые инфор30

35 мационные входы-выходы первого, выходы второго и вторые входы-выходы третьего приемопередатчиков являются вторыми информационными входами-выходами устройства, управляющий вход направления передачи первого приемопередатчика соединен с управляющим входом направления передачи третьего приемопередатчика и является вторым управляющим входом устройства, прямой управляющий вход выбора кристалла второго приемопередатчика соединен с инверсным управляющим входом выбора крйсталла первого приемопередатчика и выходом элемента задержки, вход которого соединен с первым управляющим входом устройства.

2. Устройство по и. 1, о т л йч а ю щ е е с я тем, что блок памяти содержит регистры и блок элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первая и вторая группы входов которого являются информационными входами блока памяти, выходы блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с информационными входамй регистров, входы записи которых явля" ются входами записи блока памяти, вы ходы регистров являются выходами бло-, ка памяти, 50

55 б94 !О чивгзат на выходе блока 24 элементов .

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ правильное управляю- щее слово. Запись его в той или иной регистр 23 происходит при наличии ну"

5 левого уровня сигнала на выходе соответствующего этому регистру элемента !. ЛИ блока 18, появляющегося при одновременном наличии нулевых уровней сигналов на выходе элемента ИЛИ 16, третьем входе 12 устройства и выходе регистра 7, связанном с входом сооТ ветствующего элемента !!ЛИ блока 18.

1615694!

615694 а-Л

ОК у у д

СиА

ВХоа

a7la0a

8Х0012

88nd

Biid11

hегоd

uw tS

Ь7КИ

РЛИ У6

47 оggощофо и

41У4ч 4б

1ОО т 7 ОО 7

C+Z 44)n ЧЗ-4S О

ОО7 01070

<7 ОО1 0001 0

707 1 1007

44 470 4б

1615694

)615694

Ввод цифрового кода входного сигнала с гист B с Вига

Циклический сдвиг инфориацйи в гист с вига

Ввод информации с регистра сдвига

Циклический сдвиг информации, хранящеися в регистре сдвига

Определение разрядов вводимого ко а,соответств щих неисп авным разрядам информационной шины

Нет

Определение поавильного кода входного сй гнала родолжение выполнения программы

Фиг.8

Составитель С.Кулиш

Техред N.Ходанич Корректор Н.Король

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3987 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло -изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101