книги из ГПНТБ / Оперативные графические системы в автоматизации проектирования

днмо стереть с того места экрана, где он ранее находил­ ся. В местах пересечения пути маркера с контурами изображения возникают иезасвеченные участки. В случае длительной работы с неизменным изображением это может привести к потере целостности изображения, вы­ зывая дополнительные трудности в визуализации рисунка.

Все рассмотренные методы ввода графической инфор­ мации обладают общим недостатком, присущим систе­ мам с применением телевизионной развертки изображе­ ния. Вводимая в ЭВМ с устройств ввода информация определяет только координаты элемента растра (номер строки п положение элемента в строке), но ие дает воз­ можности непосредственного определения указанного графического элемента. Это вызывает необходимость за­ трачивать дополнительное машинное время на вычисле­ ние и поиск требуемого элемента.

4.3. СИСТЕМЫ С ОТОБРАЖЕНИЕМ ИНФОРМАЦИИ

НА ЗАПОМИНАЮ ЩЕЙ ЭЛТ

В последнее время в индикаторных устройствах широ­ ко применяются электроннолучевые трубки, сохраня­ ющие однократно построенное изображение достаточно долгое время. Использование ЗЭЛТ позволяет исключить из подсистемы ПГИ память для регенерации изображе­ ния, значительно уменьшить необходимую скорость обра­ ботки и передачи информации, упростить ряд блоков гра­ фического процессора. Применение индикаторных устройств на базе ЗЭЛТ делает подсистему ПГИ самой дешевой и пригодной для многих применений [20—23].

На рис. 4.13 представлена возможная конфигурация такой системы. В состав ее входит простое управляющее устройство (УУ), которое расшифровывает последова­ тельность слов, приходящих от центрального процессора, и формирует сигналы, управляющие вычерчиванием изображения, а также осуществляет управление вводом информации с АЦК, Ф1\ и УВГИ, передавая соответству­ ющие данные в центральный процессор.

Возможность однократного построения изображения позволяет удалить ППГИ от ЭВМ на большое расстоя­ ние, а связь этих комплексов осуществить с помощью

120

С целью формирования управляющей информации для вычерчивания возможно использовать метод аппро­ ксимации контура графического элемента (прямая, ок­ ружность, символ) последовательностью элементарных приращении (шагов) в 8 или 16 фиксированных направ­ лениях. При этом ошибка аппроксимации не превышает 0,5 длины единичного перемещения.

При реализации данного метода центральный процес­ сор подготавливает выводной массив, состоящий из

Рис. 4.14. Структурная схема цифрового устройства для построения изображения

команд, в которых помещается код, определяющий одно из восьми возможных направлений, и признак вычер­ чивания элемента с засвеченным или погашенным лучом. Такой способ построения изображения позволяет значительно упростить состав оборудования графическо­ го процессора. На рис. 4.14 приведена функциональная схема управляющего устройства, осуществляющего фор­ мирование контуров изображения. Устройство состоит из двух реверсивных счетчиков, связанных с цифро-аналого­ выми преобразователями (ЦАП), и дешифратора на­ правления движения (ДШ). Генерирование элементар­ ных перемещений в указанном в команде направлении осуществляется путем формирования дешифратором сигналов, управляющих занесением импульсов в счетчики

12 2

и режимом их работы. Так, для получения горизонталь­ ного перемещения на один шаг вправо управляющий импульс увеличивает содержимое счетчика X на единицу, а код на счетчике Y остается без изменения. Таким образом, переключая входы обоих счетчиков и управляя направлением их счета, можно добиться отклонения луча в любом из восьми направлений. При этом последова­ тельность прямолинейных отрезков, аппроксимирующих графический элемент, образует на экране контур изобра­ жения.

Так как при отображении графической информации необходимо осуществлять не только относительное пере­ мещение луча при начертании изображения, но также производить абсолютное его перемещение в нужную точку экрана, которое потребует большого массива пере­ мещений с погашенным лучом, целесообразнее выполнить эту операцию аппаратурным образом. Для этого опе­ ранды графической команды по выводу луча в позицию передаются в счетчики, которые выполняют в данном случае роль регистров отклонения.

Одним из важных параметров такой системы являет­ ся возможное время модификации изображения. Это вре­ мя определяется главным образом временем выполнения программы интерполирования, формирующей выводной массив, временем стирания изображения с ЗЭЛТ и вре­ менем повторного его построения.

Для определения некоторых характеристик системы (время вычерчивания, объем памяти, занимаемой вывод­ ным массивом, и др.) па ЭВМ «Минск-32» была реализо­ вана модель данного метода обслуживания ЗЭЛТ. Так как обмен информацией вычислителя с внешними устрой­ ствами производится семиразрядными символами, то команда, управляющая вычерчиванием элементарного перемещения, размещается в одном таком символе, а ее формат имеет следующий вид:

123

В трех младших разрядах команды (4-4-6) содержится код, определяющий одно из восьми возможных направле­ ний движения. Данное перемещение отображается на экране тогда, когда бит (В) равен нулю и, наоборот, единица в этом разряде означает перемещение луча в соседнюю точку без отображения элементарного векто­ ра [24].

При выбранном способе кодирования время вычерчи­ вания изображения зависит ют характеристик тех блоков

координатного отклонения ИН.

В связи с тем что обработка информации при постро­ ении изображения ведется этими блоками последователь­ но, время вычерчивания определяется параметрами бло­ ка, дающего наибольшую временную задержку.

Так, при дистанционном размещении ЗЭЛТ время вы­ черчивания будет определяться пропускной способностью системы связи

(4-30)

где М — количество информации, передаваемой в графи­ ческий процессор для построения изображения (бит).

При близком размещении ЗЭЛТ для связи использу­ ется коаксиальный кабель. При этом время вычерчива­ ния определяется пропускной способностью канала ЭВМ

где N — объем программы отображения (символы). Так как в (4.30) и (4.31) параметры блоков являются величинами известными, то для определения величины Д.п необходимо найти объем программы отображения N. Вычисление N производилось для изображения сложной поверхности, которая представляется на экране в виде сетки линий 3-го порядка. Эти линии аппроксимируются векторами, координаты которых в свою очередь являются

124

исходными данными для программы формирования мас­ сива элементарных перемещений. Для достаточно слож­ ной поверхности, ' представленной 40 линиями, объем программы отображения составил 20,4-103 символов.

С целью сокращения времени вычерчивания изобра­ жения, а также уменьшения объема памяти, занимаемого программой отображения, можно несколько изменить структуру управляющей команды, поместив в три стар­ ших разряда (0—2) число повторяющихся шагов в вы­ бранном направлении. Максимальное число элементар­ ных перемещений в команде равно 7. Такой способ коди­ рования потребовал некоторого добавления аппаратуры в схему управляющего устройства (введение счетчика шагов), однако при этом выводной массив стал более компактным — // = 8,5 • 103 символов.

В табл. 2 приведены значения времени вычерчивания (в сек) в зависимости от выбранного способа кодирова­ ния, типа каналов ЭВМ и системы связи.

Из таблицы видно, что предложенный метод постро­ ения изображения с помощью программного формирова­ ния элементарных перемещений, отличающийся просто­ той аппаратурной реализации, при размещении индикаторного устройства вблизи центрального процес­ сора дает приемлемое время вычерчивания изображения. Данный метод оказывается менее пригодным при органи­ зации дистанционного обслуживания. В этом случае целесообразно для построения изображения использо­ вать аппаратурный интерполятор.

Рассмотренный метод построения изображения может быть также использован для обслуживания микрофиль­ мирующих устройств, не требующих регенерации изобра­ жения. В этом случае для обеспечения большой точности

125

вычерчивания можно применить метод аппроксимации контура последовательностью элементарных перемеще­ ний в 16 возможных направлениях. При этом структура графической команды имеет вид

В четырех младших разрядах команды (3-=-6) содер­ жится код, определяющий одно из 16 направлений движения.

Процесс генерирования перемещений с единичной длиной не отличается от рассмотренного ранее и заклю­ чается в увеличении или уменьшении содержимого одно­ го или обоих счетчиков одновременно на единицу. При вычерчивании перемещений с длиной в два шага, напри­ мер в направлении 1, управляющий импульс поступает во второй младший разряд счетчика X, увеличивая код в нем на две единицы, и в самый младший разряд счетчи­ ка Y, увеличивая код в нем на одну единицу. При этом луч переместится в соответствующем направлении. Так, управляя перемещением луча в соответствии с команда­ ми направлений, поступающими в виде последовательно­ го массива символов, можно с большой точностью по­ строить требуемое изображение.

При организации многопультовой ОГС с дистанцион­ ным размещением индикаторных устройств возможно вести обслуживание одним графическим процессором большого числа ЗЭЛТ [25].

На рис. 4.15 приведена блок-схема отображающей части ППГИ. В состав графического процессора входят блоки, управляющие вычерчиванием изображения: аппаратурный интерполятор (интегратор), вырабатыва­ ющий элементарные перемещения; генератор символов, который выдает последовательность прямолинейных век­ торов, описывающих контур символа. Для одновременно­

126

го обслуживания нескольких ПН в графический процес­ сор включается память, которая хранит исходные данные г. графическом элементе и промежуточные результаты интерполирования. Для каждого индикатора в памяти выделена группа ячеек, в которых запоминается кадр интерполяции, т. е. информация, необходимая для рабо­ ты интерполятора при вычерчивании элемента.

Рис. 4.15. Блок-схема системы отображения с общим управлением для нескольких ИН па ЭЭЛТ

127

Считывание информации из памяти происходит для каждого из индикаторов в своей фазе обслуживания сле­ дующим образом. Сначала считывается команда, опреде­ ляющая графический элемент и размещенная в группе ячеек 1-го индикатора. Операнды этой команды поступа­ ют в блок интерполирования, где вырабатываются код направления элементарного перемещения и бит, управля­ ющий включением луча. Эта информация через комму­ татор вывода передается в ИН], в котором в соответст­ вии с ней формируются сигналы, управляющие относи­ тельным перемещением луча в соседнюю точку экрана. После этого промежуточная информация, полученная в результате вычислений, из регистров блока интерполиро­ вания переписывается обратно в память. Далее считыва­ ется информация, размещенная в группе ячеек 2-го инди­ катора, и осуществляется генерирование элементарного приращения для ИН2 и т. д. После обслуживания всех индикаторов выполняется повторное обращение к группе ячеек 1-го индикатора для формирования второго эле­ ментарного приращения этого устройства. При этом повторное выполнение команды каждого из индикаторов должно происходить через время, равное или большее времени установления луча в соседнюю точку экрана:

где ty — время установления (перехода) луча в сосед­ нюю точку экрана; К — количество индикаторов, рабо­ тающих от общей памяти и интерполятора; т •— время обращения к памяти; т —■количество слов, составля­ ющих одну группу; ta — время вычисления в интерполя­ торе одного приращения.

Из (4.32) можно найти величину т, которую необхо­ димо учитывать при определении числа индикаторов, об­ служиваемых памятью. Это позволит не слишком услож­ нять память, добиваясь от нее значительного быстродей­ ствия.

По окончании вычерчивания графического элемента на одном из индикаторных устройств по запросу графи­ ческого процессора происходит передача информации, определяющей следующий отображаемый элемент, из центрального процессора в соответствующие ячейки па­ мяти графического процессора.

128

Несмотря на очевидные преимущества, которые дает индикаторное устройство па ЗЭЛТ (дешевизна, большой объем отображаемой информации, немелькающее изоб­ ражение), существует и ряд недостатков:

1) использование такого индикаторного устройства значительно снижает оперативность системы; невозмож­ ность выборочного стирания элементов требует полного удаления всего изображения, что составляет 0,5 сек и более; при каждом изменении, вносимом в изображение, необходимо заново формировать программу отобра­ жения;

управляющего устройства.

9. Злк. 218