книги из ГПНТБ / Евреинов Э.В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой (однородные среды)

бегать к

многослойному

печатному

монтажу . Процесс

нанесения

многослойного

печатного

м о н т а ж а

отличается

сложностью производства,

необходимостью

применения

практически с их

индивидуальным

производством

пли

производством небольшими партиями. В

этом

случае

стоимость печатной

платы

может

быть либо

сравнима,

либо

в несколько раз

д о р о ж е по отношению

к

стоимо­

сти

всех интегральных схем,

расположенных

на

этой

плате. По мере роста требований к плотности

упаковки

растут требования к сложности плат н растет

стоимость

плат. Следует заметить, что применение

многослойных

плат

иа современном

этапе

не

позволяет

приблизиться

к

уровню плотности

упаковки

элементов,

достигнутой

в

интегральной схеме.

Применение

ОС в

этом

отноше­

шению проблемы.

Б л а г о д а р я регулярности

структуры

размещения элементов

и

однотипности

связи

между

ними удается

полностью

избавиться

от

многослойных

печатных плат. В

ОС

соединение

между

элементами

проводится в

одном слое,

более того, этот

слой

может

мичности благодаря стандартизации

схемы (т.

е.

отказу

от создания многообразия схем и

переходу

к

единой

цесса

разработки

и изготовлению

схемы,

возможности

ограничиться

небольшим

числом

выводов,

повышению

выхода

годных

схем за счет перестраиваемое™ структу- ,

ры, резкому упрощению процесса контроля

схем, отказу

от

применения

многослойных

печатных плат

и переходу

к

сборке схем

в конструкцию

в процессе производства.

З а л о ж е н н ы е

в

ОС

логические

возможности

позволяют

ставить задачу

разработки

технологических

методов их

структура

не меняется

во время решения

задачи,

так

как в этом

случае ОС

настраивается один

раз

перед

обеспечивали бы взаимный обмен настроечной

и

рабо -

.чей информации

внутри

ОС. Н и ж е рассмотрены

способы

настройки ОС в

порядке

возрастания

их

сложности.

1.

Ручной способ настройки. При

этом

способе

наст­

ройка

ОС осуществляется заданием

коммутаций

между

динительном н функциональном элементах через

ал,

по,

а1 и я'г обозачены рабочие полюсы,

а через /е0,

ки

кг

—

контакты, у п р а в л я ю щ и е настройкой.

Контакты

кл

и

kit

Ф-элетнт

Рис.

4-1. Однородная вычислительная

среда.

Ф — функциональные

элементы;

С — соединительные

элементы.

п р и м ы к а ю щ и е к

полюсам

ai

и а%, относятся

к

данному

элементу,

а контакты, п р и м ы к а ю щ и е к

полюсам

аЧ,

й'г — к

соседним

элементам .

При

вставлении

штекера

в

гнездо контакт

к

замыкается, при извлечении

штекера

из

гнезда

контакт

размыкается .

З а м к н у т о е

состояние

контакта

будем обозначать к,

а разомкнутое — к. С

по­

мощью

штекеров

осуществляется

настройка

элементов

ном элементе с помощью контакта

к0 к среднему

контак­

ту реле присоединяется

источник

питания. Р е л е

Р под­

ключается к полюсу а 2

через контакт кг н и ж е л е ж а щ е г о

соединительного элемента . Следует заметить, что

полю-

сы й 2 нижнего ряда элементов отождествлены

с полю­

сами а12 'верхнего ряда,

а полюсы а1\ левого столбца —

с полюсами «1 правого

столбца.

Настройка среды может з а д а в а т ь с я в виде

матрицы

Достоинство

такого

способа

настройки

заключается

в простоте. Здесь отсутствуют

элементы

памяти

д л я

хранения информации о состоянии настройки, нет

т а к ж е

шин настройки. З а т р а т ы

на

реализацию

соединительных

элементов незначительны. В этом отошенни

практически

нет разницы по сравнению с обычными

непастрапваемы -

мп схемами.

Недостатком является то, что настройка

производит­

ся вручную, что приводит к

большим

потерям

времени

при реализации

достаточно

больших

схем

в

среде.

Кро­

ме

того,

при

таком спосо­

бе

настройки

отсутствует

возможность

автоматиче­

ского

изменения

схемы

в

процессе

решения

задачи .

Рис. 4-2. Структурная схема ав­

2.

Автоматизиро

в а

н-

томатизированного

способа

на­

ный

способ

настройки.

стройки.

К—

Структурная

схема

авто-

Я — программное

устройство:

блок

матизировэнного

способа

з а д а н и я

координат; II — блок

образо ­

вания

элементов

коммутации;

ОС —

приведена

на рис.

4-2.

однородная среда .

При этом способе д л я

за­

дания

схемы

использу­

ются не штекеры, а элементы

коммутации,

которые

изготавливаются

с помощью

какого-либо автоматическо­

го технологического процесса. П р о щ е всего

представить,

ник,

з а м ы к а н и е

которого осуществляется путем нанесе­

ния

проводящего

материала

между полюсами, а размы ­

к а н и е — с помощью процесса

удаления этого материала .

Процесс настройки при

этом

происходит

следующим

образом . В программном блоке

Я по заданной програм­

ме

настройки

поочередно

с

помощью

координатного

устройства

К определяется

настраиваемый

элемент ОС .

По

команде

из

блока П

блок

изготовления

элементов

Я

наносит

пли

убирает

проводящий материал между

заметить, что

в силу

простоты настройки

требования

к структуре

устройства

автоматизированной

настройки

построения

таких

устройств

с небольшими

з а т р а т а м и .

3.

Способ

настройки

с использованием

полупостоян-

ной

памяти,

для

хранения

настроечной

информации.

Потери на простои ОС при настройке можно

значи­

тельно уменьшить, если разделить процесс

изготовления

носителя настроечной информации и ввода

ее

в ' ОС .

Такой подход широко используется, например, в

полу­

постоянной

памяти, где

перфокарта с информацией гото­

вится отдельно, а

затем

вставляется ъ специальное счи­

т ы в а ю щ е е устройство.

Существует т а к ж е

полупостоян­

верстия. При использовании

такого способа д л я наст­

ройки ОС

в к а ж д о м

ее элементе

д о л ж н ы

быть

введены

коммутационные

элементы

(рис.

4-3). Коммутационные

элементы

ku . . . ,

/г6

представляют

собой

механические

контакты

либо

фотодиоды, управляемые

с

помощью

Процесс

настройки

в этом

случае состоит

из двух

частей.

С н а ч а л а изготавливается перфокарта

с необхо­

димой

коммутацией, затем эта

перфокарта

вставляется

в ОС

для

управления

коммутационными

элементами .

можность быстрого

внесения

требуемой

коммутации

в ОС, относительная

простота

(добавляются лишь ком­

мутационные элементы), возможность

многократного

Рис. 4-3. Схема элемента

одно­

4.

Автоматические

спосо­

бы

настройки.

При

решении

родном вычислительной

среды

задач,

которые

требуют

из­

F -функциональный

элемент;

fti-

fts — коммутационные

элементы.

менения структуры

схем

во

время решения задачи, при­

меняются способы

настройки

с фиксированной структурой

и

с

переменной

структу­

рой. Схемы настройки

среды

с

фиксированной

структу­

ординатной выборкой информации . Н а с т р о й к а при

та ­

ком способе сводится

к

перенесению

информации

из

программ настройки среды в настроечную память

эле­

мента, выбираемого

с помощью з а д а н и я

его координат

в среде. Будем д л я простоты предполагать,

что д л я

на­

стройки к а ж д о г о элемента

достаточно двух

состояний и,

элементов среды. Настройка осуществляется

поэлемент­

но. Д л я настройки элемента с кординатами

a1,-, bj

посы­

л а ю т с я сигналы по координатным ш и н а м

и bj.

Тогда

на пересечении этих

шин возбуждается триггер настрой­

ки Т и включает соответствующий

элемент.

Состояние

настройки триггера

Т сохраняется

до прихода

снг-

нала

выключении триггера Т, подаваемого по шинам

а°{ и

bj.

простота

реализации

-и возможность настройки элемен­

тов в любой очередности. Вместе с

тем этому способу

присущи

некоторые

недостатки. При

повреждении

ка­

кой-либо шины настройки не только

исключается

воз-

лированные части. В этом случае практически

не удает­

ся

использовать меньшую часть среды, что

приводит

к большим потерям элементов среды. Д р у г и м

недостат­

ком является то, что настройка производится

поэлемент­

но

последовательно во времени, что приводит

к потерям

7-235

§7

времени

на

настройку

при

больших

размерах

сре­

ды.

П р а в д а ,

этот

недостаток

в

известной

мере

может

быть преодолен при построчной или

поколонной

наст­

ройке, когда производится сразу настройка

всех

эле­

ментов вдоль данной строки или колонки

(настраивают ­

ся

одновременно все

элементы

с

координатами

а1 ;

и Ь И

Ь%,...,

Ь Т

или

элементы

с

координатами

6,-

и

аЧ,

а^,...

. . . , а 1 ,,) . Свободным от указанных недостатков

является

способ настройки с переменной

структурой.

Рассмотрим

этот способ

на

следующем примере.

Пусть д а н а однородная среда с выделенными

на­

правлениями

передачи

настроечной

информации,

ука­

"Х-

Л

занными

на

рис. 4-5.

Таким

образом,

в

к а ж ­

[Wb-ф-

дый

данный момент

в

I

выбранной

цепи

па-

стройки

к а ж д ы й

эле­

мент

получает

инфор­

ГГ"

J

мацию

о

настройке

~Г

(от

соседнего

элемен-

1 1 — - *

'

*•

г

т а ) .

В настроечной

ин­

Рис. 4-5. Однородная вычислительная

формации,

поступаю­

среда

двумя

направлениями

переда­

щей

в данный

элемент,

чи

настроечной

информации.

содержится

у к а з а н и е

не

только

о

настрой­

ке

данного

элемента,

по т а к ж е

и указание

о

выборе

пути

передачи

настроечной

информации,

поступающей

в

данный

элемент,

содержится

указание

не

только о на­

стройке

данного

элемента,

но т а к ж е

и указание

о выбо­

ре

пути

передачи

настроечной

информации

к

очередно­

элемента выделяются две фазы . В первой

фазе

в эле­

мент, поступает

разрешение на

настройку,

во'

второй

ф а з е поступают

настроечная

информация

и

указание

о выборе очередного настраиваемого элемента.

В к а ж ­

дой цепи настройки на данном

шаге

разрешается

наст­

ройка только одного элемента.

Цепь

настройки

начина­

ется с крайнего

элемента среды

слева

или снизу. Н а этот