CC BY
8
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 294 1976
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ ДЛЯ ВВОДА В ЭЦВМ «М-220М», «М-222»
А. В. ТРИХАНОВ, А. Н. ОСОКИН, П. П. ГРИГОРЬЕВ, Т. Г. ГРИГОРЬЕВА (Представлена научным семинаром кафедры вычислительной техники)
Среди научно-технических задач [ 1 ], которые требуется решить в связи с автоматизацией научных исследований на основе применения ЭЦВМ, академик Г. И. Марчук указывает проблему развития научного приборостроения с обязательным учетом возможности постоянной связи прибора с ЭЦВМ. С точки зрения авторов определенные вопросы этой проблемы могут решаться в рамках разработки устройств регистрации экспериментальных данных в кодовом виде на какой-либо носитель: перфокарты, перфоленту, магнитную ленту и т. д.
Весьма перспективным [2] для регистрации результатов эксперимента является применение стандартных накопителей на магнитной ленте (НМЛ), используемой ЭЦВМ. Такая лента с записью результатов эксперимента может быть просто вставлена в стандартный накопитель на магнитной ленте ЭЦВМ для считывания с нее информации обычным для ЭЦВМ способом. Это очень упрощает и ускоряет ввод в ЭЦВМ большого объема экспериментальных данных.
Данный подход реален при использовании совместимых НМЛ. Такими являются НМЛ отечественных машин «М-220М», «М-222», «Днепр» и др.
Для преобразования в цифровой код непрерывных электрических сигналов, поступающих по двум каналам (с двух датчиков), записи и хранения результатов преобразования на магнитной ленте с целью последующего ввода их в ЭЦВМ «М-222», «М-220М» путем воспроизведения информации в НМЛ этих машин разработано и изготовлено устройство регистрации экспериментальных данных на магнитной ленте на полигоне.
Устройство (рис. 1) представляет собой объединение двухканаль-ного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) со стандартным лентопротяжным механизмом (ЛПМ). В устройство, кроме того, входят блоки записи (БЗ) и воспроизведения (БВ), блок магнитных головок (БМГ), устройство управления (УУ) и блок контроля записанной информации (БК).
Во время эксперимента АЦП поочередно преобразует непрерывный электрический сигнал каждого канала в 8-разрядный двоичный код, который с помощью усилителей записи, входящих в БЗ, блока магнитных головок и ЛПМ записывается в строке ленты. Последовательность этих кодов фиксируется в строках магнитной ленты. Между зонами имеются междузонные расстояния, в которых записываются номера зон. После записи результатов эксперимента производится
качественная оценка записи. Задаются последовательно номера зон, осуществляется их поиск. Если зона находится, то результаты, считываемые из зоны с помощью усилителей воспроизведения БВ, подаются через цифро-аналоговый преобразователь БК на осциллограф. Если зона оказывается ненайденной, то выдается соответствующий сигнал, и результаты из зоны на осциллограф не выводятся.
Блок контроля аналогичным образом используется и при проверке работоспособности устройства перед началом эксперимента. В данном случае целесообразно применять двухлучевой осциллограф. На один вход такого осциллографа подается напряжение знакопостоянной синусоиды, на другой — результат двойного преобразования (в двухканальном АЦП и в ЦАПе блока контроля) . По степени совпадения указанных напряжений, а также по сигналам поиска зон оператор делает заключение о работоспособности устройства.
Стандартные НМЛ отечественных ЭЦВМ ограничивают возможности регистрации экспериментальных данных по времени непрерывной записи, по частоте преобразования в АЦП, по точности записи.
Отрезки времени непрерывной записи и отсутствия записи определяются длиной зоны и междузонным расстоянием. Для существенного сокращения междузонного расстояния предусматривается новый вариант размещения информации на ленте, когда совмещается во времени запись кодов в данную зону с записью номера следующей зоны.
Для целей контроля, настройки, проверки устройство имеет режим непрерывной записи кодов, т. е. без зон, что может в дальнейшем использоваться для непрерывной регистрации экспериментальных данных после соответствующей модернизации машины, когда появится возможность воспроизведения с магнитной ленты без зон. Останов ленты при этом будет осуществляться по сигналу заполнения оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) машины. После обработки кодов из ОЗУ лента пускается вновь, и цикл повторяется. Данная возможность записи результатов эксперимента основывается на том, что любые шесть 8-разрядных кодов, записанных последовательно в строках ленты, не составляют «машинного» слова, т. е. слова с мантиссой и порядком. Для использования ЭЦВМ при обработке экспериментальных данных был бы весьма полезным подобный режим воспроизведения с магнитной ленты.
Описанная регистрация результатов эксперимента характеризуется равенством частот преобразования в АЦП /п и записи строк
Ы = и (1)
Это значит, что максимально используется быстродействие НМЛ, которое ограничивается скоростью перемещения ленты V и предельной линейной плотностью записи р:
и < ър. (2)
Из (1) и (2) следует:
и < vp. (3)
Отечественные ЭЦВМ универсального назначения требуют ввода информации в виде «машинных» слов. Если формирование этих слов
"Дм
гг
63 - бмг - 55
АЦП ЛПП
.Г ЦАП -1! 1 УУ
Ьк\
Рис. 1. Структурная схема системы
возложить на устройство регистрации экспериментальных данных, тогда будет иметь место соотношение
(4)
О
Коэффициент 1/6 определяется тем, что один 8-разрядный код после указанного формирования будет занимать 6 строк. Объединяя (3) и (4), получим
юр без формирования „машинных" слов,
— с формированием „машинных" слов. ^
6
Видно, что существующий в ЭЦВМ вариант ввода данных с магнитной ленты уступает в 6 раз по быстродействию предлагаемому варианту. Таким образом, размещение информации на магнитной ленте без учета «машинных» слов целесообразно и с точки зрения предельной частоты преобразования. Наряду с преимуществами это размещение информации характеризуется дополнительной затратой машинного времени на формирование «машинных» слов и необходимостью изменения порядка расположения разрядов кода. Дело в том, что при воспроизведении информации с ленты в НМЛ машин «М-220М» и «М-222» в первой строке слова три старших разряда заменяются нулями. С целью уменьшения погрешности за счет этой замены в устройстве регистрации запись кодов осуществляется в противоположном порядке, нежели при записи в НМЛ машины.
По известной теореме Котельникова для одного канала АЦП можно принять, что частота преобразования равна удвоенной предельной частоте сигнала /с, снимаемого с датчика, т. е.
/п > 2/с (6)
С учетом числа каналов к АЦП
Л>2 ки (7)
После преобразования имеем: юр
/с<
при формировании „машинных" слов в системе, 12* (8)
без формирования „машинных" слов.
2 к
Приведенные выражения позволяют производить расчет основных технических характеристик устройства регистрации . экспериментальных данных V, р, /с, к, ¡ц. Однако параметры существующих ЛПМ, в первую очередь и, существенно ограничивают такой расчет. Требуется ЛПМ с изменяемой в определенных пределах скоростью перемещения ленты, т. е. ЛПМ со старт-стопным или шаговым перемещением ленты.
Важной частью устройства регистрации является двухканальный АЦП. Он построен на модулях «Урал-10» и работает по принципу поразрядного уравновешивания. Функциональная схема АЦП (рис. 2) состоит из регистра, распределителя импульсов, выходных вентилей, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), двух схем сравнения и коммутатора сигналов схем сравнения. Обратная связь АЦП помимо ЦАП и коммутатора сигналов схем сравнения включает при работе по каналу 1 первую схему сравнения, по каналу 2 — вторую. Такой метод коммутации каналов отличается высокой точностью, но является малоизученным. Схемы сравнения построены на транзисторах 2Т312 и туннельных диодах АИ301А [3].
Схема сравнения может работать в диапазоне 0 3,5 в входного напряжения с чувствительностью не хуже 7 мв с частотой работы не выше 800 кгц.
Рис. 2. Функциональная схема двухканально-го АЦП
АЦП имеет время преобразования, не превышающее 32 мксек, погрешность квантования по уровню, не превышающую в одноканаль-ном и двухканальном вариантах 0,5 и 0,6% соответственно.
Другие характеристики устройства регистрации следующие: емкость— около 'ЗДО6 восьмиразрядных кодов, количество зон—125, начальный номер зоны — 1, частота записи — 104 строк.
ЛИТЕРАТУРА
1. В. М. Г л ушков. Перспективы .применения средств вычислительной техники. В кн.: «Интерорготехника-66», Онтицрибор, М., 11966.
2. В. А. Львов, Н. С. По лещ у к. Устройство подготовки зкспер и ментальных данных для ввода в ЭЦВМ. ЦНИИ ТЭИ приборостроения, М., 1971.
3. А. В. Три ханов, А. Н. О с о к и н, Т. Г. Григорьева. Даухканальный преобразователь напряжения в код. Информационный листок № 42-72 Томского ЦНТИ 1972.
9 Заказ 2612
