6. Постоянное запоминающее устройство пзу

6.1. Назначение и технические характеристики

Постоянное запоминающее устройство ПЗУ предназначено для хранения чисел и команд, составляющих программу реша­емой задачи и имеет следующие технические характеристики:

• накопитель трансформаторного типа на П-образных сердечниках,

• числовая емкость  8192 слова,

• разрядность слова  16,

• период обращения  5 мксек,

• время выборки  1,25 мксек,

• объем  4,2 дм³,

• вес  3,6 кг,

• средняя наработка на отказ  2900 ч/отказ,

• потребляемая мощность  5,0 вт.

6.2. Структурная схема пзу

Рассмотрим состав и работу основных функциональных узлов устройства. Структурная схема ПЗУ приведена на рис.6.1. ПЗУ состоит из следующих основных узлов:

• регистра адреса,

• дешифратора выбора строк I и П ступени,

• дешифратора выбора столбцов I и П ступени,

• дешифратора запрещения выбора линеек накопителя,

• усилителей оконечных,

• регистра числа,

• распределительного устройства,

• накопителя.

Регистр адреса преобразовывает последовательный код адреса, поступающий из управляющего арифметического устройства в параллельный код адреса постоянного запоминающего устройства.

Код адреса поступает в ПЗУ из УАУ двумя каналами:

АП1 (0. ..7р) по времени И4... И11,

АП2 (9...12, 8р) по времени И6...И10.

Из регистра адреса код адреса поступает на входы дешифраторов выбора строк и столбцов и на дешифратор запре­щения выбора линеек.

Дешифратором выбора строк управляют 9...12, 8р регистра адреса.

Дешифратором выбора столбцов управляет 7...3р регистра адреса.

Дешифратором запрещения выбора линеек управляют 2...0р регистра адреса.

В зависимости от кода адреса однозначно выбирается число из 8192 чисел, прошитых в накопителе.

Д ля этого с дешифратора выбора строк в накопитель поступает сигнал выбора строки, с дешифратора выбора столб­цов  сигнал выбора столбца и с дешифратора запрещения выбора линеек  семь сигналов запрещения выбора линеек.

Число, считанное по данному адресу, поступает параллельным шестнадцатиразрядным кодом на входы оконечных усилителей, которые осуществляют усиление считанных сигналов, выделение их на фоне помех и формирование из них стандарт­ных сигналов.

С выходов усилителей оконечных сигналы подаются параллельно на соответствующие разряды регистра числа, где пре­образовываются в по­следователь­ный код, поступающий в управ­ляющее арифметическое устройство двумя каналами:

РП ( 0- 15р ) по времени И0 -И15,

РП ( 15,9 - 15р ) по времени И0 -И7.

Распределительное устройство вырабатывает временные стробы, определяющие синхронную работу всего устройства.

7. Устройство ввода-вывода бцвм-20.

Устройство ввода-вывода (УВВ) предназначено для обмена информацией между цифровым вычислительным устройством ЦВУ (процессором) и аппаратурой пилотажно-навигационного комплекса. Основ­ными функциями УВВ являются прием входной информации от датчиков ком­плекса и преобразование его в форму, удобную для использования в ЦВУ, а так­же прием вычисленной информации из ЦВУ и преобразование ее в форму, удоб­ную для использования в приемниках комплекса.

Структурная схема устройства УВВ и его связи с ЦВУ представлена на рис.7.1.

Р ис. 7.1. Структурная схема УВВ и его связи с ЦВУ

Устройство ввода-вывода УВВ состоит из следующих блоков:

• МПЧ  многоканальный преобразователь "частота - код" (для связи с датчиками частотно-модулированных импульсных сигналов - система ДИСС);

• ПДМ  преобразователь дискретных сигналов в машинные коды (для связи с датчиками логических сигналов и параллельных кодов);

• МПА  многоканальный преобразователь "аналог - код" (для связи с датчиками аналоговых сигналов);

• УПСП  устройство приема сигналов прерываний программы;

• ПМД  преобразователь машинных кодов в дискретные сигналы;

• МПКН  многоканальный преобразователь "код - напряжения" (для связи с приемниками аналоговых сигналов);

• МПК-АВ, МПК-ПВ, МПК-АО  многоканальные преобразователи последовательных кодов активной выдачи (АВ), пассивной выдачи (ПВ) и активного обмена (АО), предназначенные для связи с приемниками и датчиками с использованием последовательных кодов;

• МУУ местное устройство управления УВВ (обеспечивает управление работой преобразователей и организацию работы канала связи ЦВУ с комплексом).

Местное устройство управления УВВ МУУ обеспечивает управление работой преобразователей и организацию работы канала связи ЦВУ с комплексом. МУУ состоит из следующих функциональных узлов:

• схемы формирования непрограммируемых команд НК и сигналов непрограммируемого прерывания вычислений НПВ;

• регистры «масок» РМ1 и РМ2;

• распределительного устройства РУ,

• дешифратор адреса ДШ;

• счетчика времени "Сч. Вр.";

• схемы контроля

• схемы управления работой преобразователей.

Схема формирования НК и НПВ обеспечивает формирования непрограммируемых команд ввода в ОЗУ из УВВ, ввода в УВВ из ОЗУ и сигнала посылки в СКП (счетчик команд и переключатель «квадратов» ПЗУ) из ПЗУ с запоминанием содержимого СКП в ОЗУ по которым производится обмен информацией между преобразователями и ЦВУ (оперативной памятью ОЗУ). Формирование этих команд производится как по внутренним сигналам самого УВВ (циклически в определенные моменты времени), так и по внешним сигналам, поступающим через УПСП от систем комплекса. Схема НПВ обеспечивает формирование сигналов НПВ, прерывающих работу ЦВМ по программе по разным причинам на различные промежутки времени. Необходимость прерывания программ обуславливается несколькими причинами. Первая это оперативный перевод ЦВМ-20 на решение той или иной программы, свя­занной в частности с вводом или выводом экстренной информации. Вторая причина связана с окончанием работы преобразователей по вводу или выводу информации.

Регистры "масок" РМ1 и РМ2 предназначены для программного оператив­ного управления приемом входной информации и выдачей вычисленной инфор­мации. РМ1 вырабатывает сигналы разрешения приема прерываний в ЦВМ, а РМ2 предназначен для программной блокировки ввода информации в ОЗУ и выдачи информации из ОЗУ на преобразователи.

Распределительное устройство РУ представляет собой 16-ти разрядный ре­гистр и вырабатывает временные импульсы И0 ... И15, необходимые для синхро­низации работы узлов УВВ и ЦВУ.

Дешифратор адресов ДШ формирует управляющие адреса и выдает их в различные ключевые места преобразователей и на сборку кодов в ЦВУ. На вход дешифратора поступает последовательный код адреса из ЦВУ, определяющий в какую ячейку ОЗУ должна быть записана входная информация из УВВ и из какой ячейки ОЗУ должна быть выведена информация в УВВ.

Код адреса из ЦВУ, принимается в предварительный регистр адреса (ПРА) и дешифрируется на сборках "Сб. вх. адре­сов" и ""Сб. вых. адресов" только при наличии кодов операций "ввод" или "вывод" из ЦВУ.

Счетчик времени "Сч.Вр." представляет собой 16-ти разрядный регистр по­лусумматора. ''Сч.Вр" запускается сигналом с триггера блокировки ТБ из ЦВУ, вырабатывает серию выходных сигналов, необходимых для работы УВВ, а также сигналов СИ (синхронизирующих импульсов), поступающих на схему формиро­вания сопровождающих импульсов.

Схемы управления работой преобразователей. Входная информация, поступающая от датчиков комплекса в УВВ в виде частот, разовых сигналов и параллельных кодов, напряжений от потенциометров и СКТ, последовательных кодов относительно низкой частоты, преобразуется в УВВ соответствующими преобразователями в единый последовательный код ЦВМ и вводится в ЦВУ. Управление преобразователями и ввод информации в ЦВУ осуществляется тремя способами.

• по программируемым командам "ввод" или "вывод", имеющимся в списке операций ЦВМ;

• по непрограммируемым командам "ввод" и "вывод", формируемым в УВВ в жестком цикле по мере окончания преобразования в каждом из последовательно подключаемых каналов;

• по командам прерывания вычислений, поступающим от комплекса, либо по внутренним командам УВВ требующим перевода ЦВМ на подпрограмму "ввода" или "вывода".

Информация, вычисленная в ЦВУ в виде 16-ти разрядных последователь­ных кодов, поступает в преобразователи в соответствии с кодом адреса, преобра­зовывается ими и выдается на приемники комплекса. Выдача информации на приемники комплекса производится постоянно, периодически, а также в соответ­ствии с программой в определенные моменты времени. Смена информации, т.е. её обновление, осуществляется с определенными "жесткими" временными цик­лами, задаваемыми устройствами управления УВВ и программными циклами.

Входные преобразователи, размещенные на схеме в левой части схемы УВВ (рис.7.1), преобразуют информа­цию от датчиков комплекса.

Многоканальный преобразователь "частота - код" (МПЧ) предназначен для преобразования импульсного напряжения положительной полярности от датчика ДИСС в последовательный двоичный код ЦВМ. МПЧ имеет четыре канала F₁, F₂, F₃, F_k, один из которых (F_k) является контрольным и обеспечивает преобразова­ние частоты в диапазоне от 0,8 до 40 кГц. Схема МПЧ состоит из дешифратора каналов, схемы генератора одиночных импульсов (ГОИ) и счетчи­ка, представляющего собой 16-ти разрядный регистр с сумматором на входе.

Выбор канала частоты производится дешифрацией двух старших каналов регистра (14 и 15р). Импульсы частоты, пройдя дешифратор и схему ГОИ, в виде одиночных импульсов поступают на вход счетчика.

Подсчет импульсов производиться в одном цикле, а ввод преобразованной частоты - в другом цикле.

Преобразователь дискретных сигналов в коды ЦВМ (ПДМ) предназначен для работы с контактными и транзисторными переключате­лями постоянных положительных напряжений. ПДМ обеспечивает преобразование разовых команд и параллельных кодов в коды ЦВМ (последовательный импульсный код). Общее количество входной ин­формации 64 бит, в том числе 48 бит напряжением от 2,6 до 4,5В (входы типа M1 МЗ), 16 бит напряжением +27В (входы типа М2). Преобразователь пред­ставляет собой 16-ти разрядный бегущий регистр, позволяющий последовательно преобразовывать и вводить в ЦВУ четыре 16-ти разрядных слова. Определеннее слово из поступающих на регистр выбирается подачей с дешифратора (ДШ) на входы вентилей каждого разряда входного адреса.

Для повышения помехоустойчивости приема информации на входе преоб­разователя ПДМ имеются схемы, состоящие из резисторных сборок и диодов.

Многоканальный преобразователь "аналог-код" (МПА) предназначен для преобразования угла поворота датчика СКТ 8-вольтовой модификации, а также напряжения постоянного тока в последовательный двоичный код.

МПА имеет 8 кана­лов для приема и преобразования постоянных напряжений (входы типа А1), в пределах ±10В с погрешностью преобразования ±0.1%, которые разделены на две одинаковые группы, имеющие самостоятельные опорные напряжения.

МПА имеет 24 канала для приема и преобразования угловых величин от СКТ (входы типа А2) с погрешностью преобразования угла в ход аргумента неболее ± 0,05%, фазовый сдвиг в пределах 0…+85° относительно опорного напряжения. Каналы типа А2 разделены на две группы, каждая из которых может иметь самостоятельное опорное напряжение.

Все входные напряжения от датчиков комплекса поступают на коммутатор. Выбор канала в коммутаторе производится по 0  4р адреса, поступающего от счетчика адресов. Переключение адресов производится по сигналу импульса сетевой синхронизации (ИСС), выраба­тываемому в устройстве сетевой синхронизации при переходе сетевого напряже­ния через нуль из положительной полуволны в отрицательную.

Преобразование производится методом сравнения напряжений, поступаю­щих с COS и SIN обмоток трансформаторов в периоды максимальных амплитуд питающего напряжения (через 550 мкс после сигнала ИСС). С этой целью на­пряжение поступает на схему сравнения и на устройство аппроксимации. На дру­гой вход схемы сравнения поступает напряжение с преобразователя «напряжение – код» (ПНК).

Преобразование напряжений СКТ - датчика разделяется на две части: одна - определение трех старших разрядов кода МПА (на регистре октантов Зр) и другая - определение десяти младших разрядов (регистров 10р - Зр). Три старших разря­да характеризуют октант² угла и определяются во временные интервалы t₁ - t₃. Временные интервалы вырабатываются коммутатором временных интервалов t₁ – t₁₄. Определение десяти младших разрядов кода МПА происходит во вре­менные интервалы t₄ - t₁₃ при замкнутой компенсационной цепи. При этом, благодаря аппроксимирующему устройству, в ПНК реализуются функции

или

,

которые чередуются в зависимости от значений полученного кода октанта. 13-ти разрядный код МПА хранится в течение периода в регистре и из него подается через сборку УВВ в ЦВУ.

Выходная информация машины поступает на приемники комплекса с вы­ходных преобразователей, изображенных в правой части схемы УВД (рис.7.1).

Преобразователь машинных кодов в дискретные сигналы (ПМД) предназначен для преобразования импульсного последовательного кода ЦВМ в потенциальные параллельные коды, поступающие во внешние системы.

Общее количество выходной информации не менее 64 бит. Преобразователь представляет собой четыре 16-ти разрядных сдвигающих реги­стра. Информация в выходные регистры поступает из ЦВУ по команде «вывод» по заданным адресам. Хранение информации производится на закольцованных триггерах каждый раз до смены адреса. Информация, записанная в регистр с выхода каждого триггера, поступает на ключи. Выдача информации производится замыканием полупроводникового ключа на корпус:

«0»  сопротивление ключа R > 40 кОм;

«1»  Uост + 0,35В при Iн  5мА,

Uост + 1В при Iн  30мА.

Многоканальный преобразователь "код - напряжение" (МПКН) предназна­чен для преобразования выработанных в ЦВУ цифровых кодов в соответствующие аналоговые величины. Эти величины выражены либо в виде напряжения постоянного тока, либо в виде комбинации двух периодических П-образных напряжений (меандров), обеспечивающих при одновременном воздействии на синусную и косинусную обмотки СКТ-приемника, работающего в следящей системе разворот ротора на заданный угол.

МПКН имеет общее коли­чество каналов HI и Н2 не менее 16. Для выходов по напряжению постоянного тока могут быть использованы все 16 каналов.

Для выходов по угловым величинам могут быть использованы 12 каналов из расчета по 2 канала на 1 угловую величину (всего 6 величин). Эти каналы рассчитаны на управление СКТ-приемниками.

Погрешности преобразования по напряжению постоянного тока и по угловым величинам ± 0,1%.

МПКН состоит из двух основных функциональных частей: многоканального преобразователя «код-напряжение постоянного тока» на 16 каналов и преобразователя напряжений ПН  постоянного тока в меандры³ частотой 400Гц на 12 каналов.

Многоканального преобразователя «код-напряжение постоянного тока» в свою очередь включает в себя преобразователь "код - скважность - напряжение" (ПКСН - общая часть преобразователей) и комплект аналоговых запоминающих устройств (АЗУ) в количестве 16 штук.

ПКСН основан на время-импульсном методе преобразования. В нем код в начале преобразуется во временные интервалы, а затем в напряжение постоянно­го тока, пропорциональное коду и соответствующему данному адресу канала опорному напряжению. ПКСН поочередно преобразует коды по каждому из 16 выходных каналов. Коды поступают от ЦВУ, по каждому каналу код поступает в течении 5 мкс. Переключение каналов происходит через коммутатор с частотой сети 400 Гц, т.е. приблизительно через 2,5 мс. В течение этого времени информа­ция хранится в ПКСН.

Цикличность возвращения к одному и тому же каналу - 51,2 мс.

АЗУ служат для запоминания аналоговой информации в виде напряжения постоянного тока, поступающего в каждый из 16 каналов АЗУ и ПКСН по соот­ветствующей адресной команде. Запомненная информация выдается либо на внешний приемник в виде напряжения постоянного тока, либо на вход преобра­зователя напряжения ПН для последующего преобразования в сигнал, управ­ляющий СКТ- приемником. ПН представляет собой 12 каналов синхронных мо­дуляторов, управляемых от формирователей прямоугольных импульсов, рабо­тающих синхронно и синфазно с соответствующими опорными сетевыми напря­жениями 36 В 400 Гц.

Одно из опорных напряжений (400 Гц) обслуживает выходы на 2 СКТ-при­емника, а второе  на остальные четыре СКТ - приемника.

Напряжение постоянного тока пропорциональное синусу или косинусу угла поступает на соответствующий канал ПН от АЗУ. В ПН это напряжение преобразуется в меандр с амплитудой, увеличенной в 1,5 раза по отношению к входному напряжению.

Многоканальный преобразователь последовательных кодов с активным об­меном МПК-АО предназначен для приема информации из ЦВУ и выдачи ее в комплекс в виде последовательного кода, а так же для приема последовательного кода из комплекса и выдачи его в ЦВУ.

Обмен последовательными кодами с комплексом осуществляется по 4 каналам. Каждый канал рассчитан на прием и выдачу 16 слов за время до 50 мс. Синхронизация обмена обеспечивается со стороны ЦВМ. Через каналы активного обмена можно осуществлять связь с дополнитель­ными блоками, включающие в свой состав дополнительные каналы преобразова­телей.

Обмен информацией между ЦВУ и МПК-АО производится с младших разрядов на частоте 3,2 МГц. Обмен информацией между МПК-АО и комплек­сом производится со старших разрядов на частоте 40 кГц.

Имеется 5 функцио­нальных связей одного канала (с группой из 16 абонентов на выдачу и 16 абонен­тов на прием информации), а именно:

-импульс выдачи (ИВ);

-импульс приема (ИП);

-синхроимпульсы (СИ);

-выходной 20-ти разрядный последовательный код;

-входной 20-ти разрядный последовательный код.

Импульсы кода следуют одновременно с синхроимпульсами. Импульсы выдачи и приема опережают выдаваемый и принимаемый коды на 25 мкс.

В состав 20 разрядов кода входят 4 разряда адреса и 16 разрядов информации.

Работа преобразователя МПК-АО производится следующим образом. По сигналу ИСС (импульс сетевой синхронизации)производится изменение номера подключаемого абонента комплекса (номер увеличивается на единицу) и вырабатываются непрограммируемые команды «вывод». По этим командам выполняется перепись информации из фик­сированных ячеек ОЗУ в регистры МПК-АО. Далее эта информация поступает на сборки (Сб) на которые также поступает ад­рес от счетчика адресов, формируются 20 разрядов последовательного кода и по синхроимпульсам СИ выталкиваются в систему. Од­новременно в систему выдаются ИВ и СИ.

Затем по сигналам ИП и СИ производится прием последовательного кода от комплекса в регистры МПК-АО и по окончании приема по коман­дам "ввод" схемы НПВ (непрограммируемое прерывание вычислений) код из регистров через Сб. по соответствующим адресам поступает в ЦВУ для записи в фиксированные ячейки ОЗУ.

Многоканальный преобразователь последовательных кодов с пассивной выдачей МПК-ПВ предназначен для выдачи информации в виде последовательных кодов из любой ячейки ОЗУ по запросу и управляющим сигналам комплекса.

Количество функциональных связей преобразователя по одному каналу, ха­рактеристики и форма импульсов аналогичны связям одного канала МПК-АО. Код выдается в комплекс и принимается от комплекса по сигналам (ИВ, ИП, СИ) от запрашивающего комплекса. Для связи комплекса по четырем одинаковым каналам, отличающимся наличием схемного приоритета на входе, служит вход­ной коммутатор. Преимущество отдается каналу с меньшим номером. Кроме схемной блокировки на коммутаторе предусмотрена программная блокировка.

И нформация от комплекса в регистр последовательного кода с помощью сигналов ИП и СИ поступает в следующем виде:

По окончании записи информации в регистр вырабатывается сигнал “НПВ ПВ”, поступающий в схему НПВ. Адресная часть непрограммируемой команды НК "вывод" со схемы формирования сигналов НПВ соответствует номеру "'запрашиваемой" ячейки ОЗУ.

По сигналу ИНК (исполнение непрограммируемой команды) информация из указанной ячейки ОЗУ (16 разрядов) переписывается в 0÷15 разряды регистра по­следовательного кода, при этом четыре разряда адреса в 16÷19 разрядах не изме­няются.

По сигналу ИП с помощью сдвиговых синхроимпульсов производится вы­дача через усилители 20-ти разрядного последовательного кода в комплекс. Вна­чале следуют 4 разряда адреса, а затем 16 разрядов информации, выбранные из "запрошенной" ячейки ОЗУ.

Многоканальный преобразователь последовательных кодов с активной вы­дачей МПК-АВ предназначен для выдачи в системы комплекса массива инфор­мации из одной или нескольких ячеек ОЗУ в виде последовательных кодов до 16 слов за время не более 10мс (канал типа КЗ) по адресам и синхронизирующим сигналам от ЦВМ.

По команде «вывод» в регистр адреса записывается управляющее слово, со­держащее в 4÷12 разрядах код адреса ячейки ОЗУ, откуда должно быть выдано 16-ти разрядное слово, или код начального адреса массива "слов". Слово, поступающее в систему, сопровождается импульсом выдачи (ИВ) и синхроимульсами (СИ). Количество СИ в посылке 20.

При поступлении управляющего слова формируется непрограммируе­мая команда «вывод» с адресной частью, расположенной в 4÷12 разрядах регистра адреса. По этой команде из соответствую шей ячейки ОЗУ выбирается число и по сигналу ИНК (исполнение непрограммируемой команды) записывается в ре­гистр числа. Это число по управляющим сигналам ИВ через схему форми­рования выдается в комплекс.

После выдачи 20-го СИ к младшему разряду адреса прибавляется "единица" и формируется сигнал активной выдачи уже с новым адресом. Из следующей ячей­ки ОЗУ в регистр числа записывается информация и по ИВ выдается в комплекс. Массив выдаваемых слов может быть переменным и задается программой. По окончании выдачи массива вырабатывается сигнал прерывания вычислений, который по­ступает в схему НПВ (непрограммируемое прерывание вычислений).