RU1835529C - Устройство дл сбора и кодировани информации с годоскопических детекторов и многопроволочных пропорциональных камер - Google Patents

Abstract

Область использовани : системы сбора данных в Исследовани х по  дерной физике элементарных частиц. Сущность изобретени : в устройстве дл  сбора и кодировани  информации с многопроволочтных пропорциональных камер и годоскопиче- ских детекторов, содержащем усилители- формирбвэтели, выходной регистр, блок кодировани  и входной регистр, подключенный входами к соответствующим выходам N автономных усилителей - формирователей и выходами - к соответствующим входам блока кодировани , введены два сумматора , подключенных входами к соответствующим выходам блока кодировани  и выходами к соответствующим входам выходного регистра, а блок кодировани  выполнен многозвенным с количеством кодирующих элементов, уменьшающимс  от входа к выходу в геометрической прогрессии в п раз. 3 ил..

Description

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной и вычислительной техники, а именно , к системам сбора данных в исследовани х по  дерной физике и физике элементарных частиц, может быть использовано дл  быстрого сбора и кодировани  информации с многопроволочных пропорциональных камер и годоско- пических детекторов.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства с двухзвенной схемой блока кодировани ; на фиг.2 - функциональна  схема кодирующего элемента первого типа;

на фиг.З - функциональна  схема кодирующего элемента второго типа.

Устройство (фиг.1) состоит из N параллельных усилителей - формирователей 1. входы 2 которых  вл ютс  входами устройства , а выходы усилителей - формирователей 1 соединены со входами 3 входного регистра 4, ко входу синхронизации записи 5 которого подключена шина Пуск. Выходы входного регистра 4 разбиты на N/n параллельных секций, по (п+1) разр дов в каждой, следующим образом:

1 секци  - разр ды от нулевого до п-ого.

00

GJ СП СЛ hO О

2секци  - разр ды от n-ого до 2п-ого.

3секци  - разр ды от 2п-ого до Зп-ого, 1-ва  секци  - разр ды от (1-1) n-ого до

In-oro.

Каждый ln-ый разр д входного регистра 4 входит в качестве младшего в (1+1)-ую секцию и в качестве старшего в l-ую. Выходы входного регистра А подключены по секци м ко входам кодирующих элементов первого типа (КЭПТ) 6 блока кодировани . причем (п+к)-ый выход входного регистра А подключен к k-ому разр ду входа -ого КЭПТ 6. Первые выходы 7 КЭПТ б подключены к первым входам 8 кодирующих элементов второго типа (КЭВТ) 9, а вторые выходы 1Q КЭПТ 6 подключены ко вторым входам 11 КЭВТ 9. Третьи выходы 12 КЗПТ 6 подключены к третьим входам 13 КЭВТ 9, а четвертые выходы 14 КЭПТ 6 подключены к четвертым входам 15 КЭВТ 9. К п тому вхо- ду 16 КЭПТ б ln+k-ой секции подключен к- овый разр д п того выхода 17 -ого КЭВТ 9. а k-ый разр д п того выхода 1.7 1-ого КЭПТ 6 подключен к R-входу In+k-oro разр дного входного регистра 4.

Первый выход 7 КЭВТ 9, сто щего в j-вом звене (,3...lognN) на n+k-ом месте подключен к k-ому разр ду первого входа 8 КЭВТ 9, сто щего в j+1-ом звене на 1-ом месте, а первый выход 7 КЭВЗ 9, lognN-oro звена  вл етс  шиной конец обработки.

Второй выход 10 КЭВТ 9, сто щего в J-овом звене на ln+k-ом месте, подключен к k-ому разр ду второго входа 11 КЭВТ 9, сто щего в 0+1)ом звене на i-ом месте.

Третьим - (0 1од2п)-разр дные выходы 12 КЭВТ 9, сто щего в J-ом звене на ln+k-рм месте подключены к разр дам k-oro канала третьего входа1 состо щего из j каналов по 0 1од2п) разр дов в каждом канале КЭВТ 9, сто щего в j+1-ом звене на i-ом месте. Четвертые 0 1од2п)-разр дные выходы 14 КЭВТ 9, сто щего в j-ом звене на ln+k-ом месте,подключены к разр дам k-o ro канала четвертого входа 15,состо щего из п кана- лов по 0 1од2п)-разр дов в каждом канале КЭВТ 9, сто щего в j+1-ом звене на 1-ом месте, подключен к п тому входу 16 КЭВЗ 9, сто щего в J-рм звене на In+k-ом месте, а к п тому входу 16 КЭВЗ 9 iognN-oro звена подключена шина Прин л 18, котора  также подключена к R-входу 18 триггера 19 Готов. log2N разр дные третьи выходы 12 КЭВТ 9 lognN-oro звена подключены ко входам первого слагаемого 20 первого log2N- разр дного, сумматора 21 и к инверсным входам 22 вычитаемого второго сумматора 23. 1од2М-разр дные четвертые выходы 14 КЭВТ 9 IognN-oro звена подключены ко входам второго слагаемого 24 первого сумматора 21 и ко входам 25 уменьшаемого второго сумматора-вычитател  23. Выходы сумматоров 21 и 23 подключены ко входам выходного регистра 26, выход которого  вл етс  2 од2М-разр дным выходом устройства , а ко входу синхронизации записи 27 выходного регистра 26 подключена шина синхроимпульсов 28, котора  также подключена к S-входу 29 триггера 19.

Каждый КЭПТ 6 (фиг.2) состоит из п-раз- р дной схемы кодировани  с приоритетом (СКП) 30 и n+1-разр дной схемы кодировани  конца кластера (СККК) 31, входы которых объединены поразр дно от первого до n-ого (а n+1-ый разр д поступает только на СККК 31) и  вл ютс  входами 8 КЭПТ 6. Старшие разр ды выходов СКП 30 и СККК31  вл ютс  первыми 7 и вторыми 10 одноразр дными выходами КЭПТ 6, остальные разр ды выходов СКП 30  вл ютс  третьими 12, а выходы 32 CKRK 31 - четвертыми выходами 14 КЭПТ 6 и подключены внутри КЭПТ 6 ко входам Iog2n - входовой схемы декодировани  приоритета (СДП) 33, выходы которых  вл ютс  п тыми выходами 17 КЭПЗ 6, а п тый вход 16 КЭПЗ 6 подключен к стро- бирующему входу 34 СДП 33.

Каждый КЭВТ 9 (фиг.З) состоит из первой 35 и второй 36.схем кодировани  с приоритетом (СКП). идентичных СКП 30. Входы СКП 35 и 36  вл ютс  первыми 8 и вторыми 11 входами КЭВТ 9, соответственно, а выходы 37 СКП 35 и 38 СКП 36  вл ютс  старшими Iog2n разр дами третьих 12 и четвертых 14 выходов КЭВТ 9, соответственно, и подключены также внутри КЭВТ 9 к адресным входам первого 39 и второго 40 п-канальных (|1од2п)-разр дных мультиплексоров, выходы каналов которых  вл ютс  соответственно третьими 13 и четвертыми 15 входами КЭВТ 9, а выходы мультиплексоров 39 и 40  вл ютс  младшими Q-1)log2n разр дами соответственно третьих 12 и четвертых 14 выходов КЭВТ 9. Выходы 38 второй СКП 36 подключены также ко входам схемы декйди- ровани  с приоритетом (СДП) 41, идентичной СДП 33. выходы СДП 41  вл ютс  п тыми выходами 17 КЭВТ 9. а стробирую- ищй вход 42 СДП 41  вл етс  п тым входом 16 КЭВЗ 9..

СКП 30, 35 и 36, СКК 31, и СДП 33 и 41 представл ют из себ  логические элементы, реализующие приведенные ниже (в качестве примера дл  ) таблицы истинности и могут быть выполнены в виде комбинационных схем или посто нных запоминающих устройств. Состо ни  входов и выходов, не указанные в таблицах, не имеют значени  дл  работы устройства.

Таблица 1

Таблица истинности СКП 30. 35 и 36 дл 

Продолжение табл. 3

Таблица 2 Таблица истинности СКК 31 дл 

Таблица 3 Таблица истинности СДП 33 и 41 дл 

Входы

V 0 1 2 1 000 1001

Выходы

01 234567 11111111 10000000

.Из табл.1 видно, что СКП 30, 35 и 36 кодируют номер разр да,в котором впервые , если считать от младшего входного разр да , по вилась единица после серии нулей (комбинаци  01).

Если определить термином кластер группу р дом сто щих единиц, или одну единицу с нул ми по бокам, то СКП 30 и 35 на выходе 12 КЭПТ 6 и 37 КЭВТ 7 говорит о том, что начало кластера в поступивших на

вход СКП 30 и 35 разр дах есть. При этом Г в нулевой позиции также считаетс  началом кластера.

Из табл.2 видно, что СККК 31 кодирует номер разр да, в котором впервые, счита 

от младшего разр да, по вилась комбинаци  10, т.е. СККК 31 на выходах 32 выдает адрес конца младшего кластера, Единичное состо ние выхода 10 говорит о том, что конец кластера на входе СККК 31 имеетс .

При этом состо ние Все нули на входе СККК 31 не считаетс  за конец кластера, а другие состо ни , не имеющие в своем составе комбинацию 10 считаютс  состо нием , не имеющими конца кластера.

Из табл.3 видно, что СДП 33 и 41 код А

поданный на ее входы, при наличии строба

на входе V 34 и 42 декодирует в последовательность А единиц, начина  от нулевой

до А-1-ой позиции, сохран   при этом нули

на позици х от до п-ой.

Устройство дл  сбора и кодировани  информации с годоскопич еских детекторов и ногопроволочных пропорциональных камер работает следующим образом. Инициирует работу устройства сигнал Пуск, поступающий извне по шине 5 и записывающий во входной регистр 4 напр жение проволок пропорциональной камеры, поступающее по N входам 2, усиленное и

сформированное в уровни логических сигналов усилител ми-формировател ми 1.

Допустим, что исходное слово X содержит Q кластеров длиной Iq каждый с начальными адресами Aq и конечными адресами Bq. Другими словами, в исходном М-разр дном слове X на позици х Bq xAq+i сто т нули, а на позици х с номерами сто т единицы. Очевидно,что

.

...... ...А(, (1)

в п -ичной системе счислени ,

Ач 2aqin,M Bq Zbqi n . (2)

где aqi, bqi-n значные (от О до нп-1) значени  1-овых разр дов чисел Aq и Bq соответ- ственно. Очевидно, поскольку

JJ О

Ai n 5, aqi n nci,

Л

В1 П 2 bqin

1-2.

:ndi,

то на выходе 12 того же КЭПТ 6 образуетс  двоичное число, представл ющее из себ  номер позиции, на которой начинаетс  кластер , т.е. число аи.

Аналогично, согласно таблице 2, во всех КЭПТ 6 с номерами Kci и i(di+1) сигнал на выходе 10 равен О, а в КЭПТ 6 с номерами ci Kdi сигнал на выходе 10 ра- вен . На выходах 14 этих КЭПТ 6 образуютс : дл  КЭПТ 6 с номерами Kci-нули, дл  КЭВТ 9 с номером код Ьц. Сигналы с выходов 7 собираютс  на выходе 8 КЭВТ 9 следующего звена и поскольку,

Ai п 2 aqi

причем выходы 7 всех КЭПТ 6 с номерами обнулены, то на выходах 12 КЭВТ 9 второго звена с номером С2 образуетс  код

812.

Аналогично, сигналы с дыхода 10 КЭПТ 6 собираютс  на входы 11 КЭВТ 9 второго звена и, поскольку

I bqin 3 n2d2

то на выходе 14 КЭВТ 9 второго эвена с номером d2 образуетс  код Ьт2. Аналогично во всех последующих звень х образуютс  коды аи и bii, поскольку мультиплексорами 39 и 40 во всех КЭВТ 9- управл ют по адресному входу СКП 35 и 36

соответственно, то через мультиплексоры 39 и 40 в i-ом звене проход т коды

м , i 2 bijn1 1

20

25

30

35

40

45

50

55

соответственно (ведь адрес на входе мультиплексоров 39 и 40 - это номера ai и Ьц того из предыдущего, 1-1-го звена, в котором обнаружены , соответственно, начало и конец кластера).

Таким образом, на выходе 12 КЭВТ 9 последнего, р-ого звена образуетс  двоичный код числа Ai, а на выходе 14 этого КЭВТ 9 код BL На выходе сумматора 21 образуетс  р+1-разр дный код 2Ci:

2Ci Ai+Bi,(7)

а на выходе сумматора-вычитател  23 р-раз- р дный код LI:

.i-Ait . ;

Поскольку младший разр д сумматора 21 к D-входам регистра 26 не подключен, то н его входы поступают р-разр дные коды С (центр младшего кластера) и.Li (ширина младшего кластера).

При по влении сигнала на шине синхронизации 28 эти коды записываютс  в выход- ной регистр 26, Тем же синхросигналом переключаетс  триггер 19, единичное состо ние которого говорит о готовности-информации в регистре 26 дл  считывани .

. После окончани  считывани  из выходного регистра 26 внешнее принимающее устройство (на фиг,1 не показано) выдает сигнал прин то на шину 1.8. Этот сигнал поступает на п тый вход 16 КЭПТ 9 последнего , р-ого звена, и поскольку (см.фиг.2) на адресный вход СДП 41 подан код Ьр, то согласно таблице 3 единицы по вл ютс  на тех выходах 15 КЭВТ,9 последнего, р-ого звена, которые имеют номера 0,ir...bp-lV

. Они в свою очередь поступают на вход 16 КЭ ВТ 9 (р-1)-ого звена с теми же номерами и, аналогично описанному выше, вызывают единичные сигналы на всех выходах 17 КЭВТ9 (р-1)-ого звена с номерами OJ,...(bP- 1-1): дл  младших (Ьр-1) групп, в каждой по п КЭВТ 9.

Таким Образом, с выходов 17 КЭВТ 9 р-1-ого звена поступает nbip+bi(p-i) младших единиц.

Аналогично, на выхода (р-2)-ого звена образуетс  n2bi(p-i)+bi(p-2) младших единиц и т.д.

В итоге, на выходах 17 КЭПЫ 6 по вл етс  Bi единиц в младших разр дах, которые поступают на Bi младших R-входов регистра 4 и сбрасывают эти разр ды в О.

С этого момента младший кластер {Ai,Bi} уничтожен, превращен в О и устройство , принимает за младший кластер, следующий, с адресами начала и конца Аз и В2 и работа устройства возобновл етс , как описано выше, начина с момента записи исходной информации в регистр 4. .

Работа устройства продолжаетс  таким образом, что последовательно обрабатываютс  все кластеры до их исчерпани . После обработки и сброса последовательного кластера весь регистр 4 обнулен. Поэтому на выходах 7 КЭВТ 9 всех звеньев нули, в том числе и на выходе 7 КЭВД 9 последнего, р-ого звена, где нуль образуетс  в том и только в том случае (см.табл.1), когда обнулен весь регистр А..

Нуль на выходе 7 КЭВТ 9 р-ого звена и  вл етс  сигналом конец обработки.

На обработку каждого кластера требуетс  врем , линейно завис щее от количества звеньев:

То Р(2 ГКЭВТ+ ГСДП+ TSM+ tRG+T4T+ Г ), (8)

где ткэвт - врем  срабатывани  одного КЭВТ 9 (СКП 35 и 36 параллельно и мультиплексоров 39 и 40 параллельно);

- врем  параллельного срабатывани  сумматоров 21 и 23

TRG - врем  записи в выходной регистр 26;.

тчт - врем  чтени  внешним принимающим устройством (каналом св зи, запоминающим устройством и т.д.) информации из регистра 26;

TR - врем  сброса входного регистра 4,

Коэффициент 2 перед членом р гкэвт по вилс  потому, что врем  р ткэвт требуетс  как дл  по влени  КЭВТ информации на выходах сумматоров 21 и 23, так и дл . прохождени  сигнала сброса на вход входного регистра 4; гсдп -врем  дешифрации сброса одним СДП 33.

Таким образом, на обработку всего исходного массива из входного регистра 4 тре- буетс  врем  t

lognN(2 ГКЭБТ+ тсдп)+0(тзм+ г с+

+ T4T + TRG). (9)

В прототипе дл  обработки всего массива из входного регистра 4 требуетс  врем  tnP: Q

tnp SfrsM + тчт + 2 TRG) + (гскп + TR) tq,

где Гскп - врек-  срабатывани  СКП 30, т.е.

9

Получим: tnp

02)

(гзм + тчт + 2 TUG) + (гскп + TR) Г ig

Крометого, система по прототипу имеет

32 разр да, при длине входного слова осуществл етс  последовательный опрос. Если прин ть 32 за п - базовую разр дность предлагаемого устройства, то tnp дл 

N разр дов придетс  увеличить в п раз:

tnp Q (rsw + тчт + 2 TRG) + - (гскп + TUG) 2

(Ю)

Прин в TSM TMT TRG тскгг тсдп (11)

+ - 2 lq .

t-4Qr+- I In

Очевидно, что , причем функци  выигрыша f tnp/t будет расти при увеличении

количества Ig единиц в каждом кластере и

при увелииении количества N проволок,камеры .

Например, при моделировании методом Монте-карло распада /.i - дл  установки МЕТР, разработанной Институтом  дерных исследований РАН были пол- учены средние значени  , (кластеров). Lg (проволок) ,т.о. из (12) при , 1924 е

В то врем , как 13 т. Таким образом, среднее значение выиг- рыша дл  установки. Метр составит „

f JnEi - Т 924 t 13

148 раз.

Таким образом, данное устройство позвол ет обрабатывать информацию об одном кандидате в искомое событие в среднем в 148 раз быстрее (дл  установки МЕТР), снизив мертвое врем  от 4 1924 г до

4 13г.

Использование изобретени  обеспечивает повышение быстродействи  за счет параллельного определени  не только адреса начала, но и адреса конца младшего (имеющего минимальные адреса начала и конца) кластера, и последующего сброса младшего кластера дл  того, чтобы младшим стал сле- дующий кластер, а также за счет параллельного -вычислени  координаты центра и

ширины кластеров.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Устройство дли сбора и кодировани  информации с годоскопических детекторов и

многопроволочных пропорциональных камер , содержащее N автономных усилителей- формирователей, входы которых  вл ютс  входами устройства, выходной регистр, выход которого  вл етс  выходом устройства, блок кодировани  и входной регистр, подключенный входами к выходам N автономных усилителей-формирователей и выводами - к соответствующим входам блока кодировани , о т л и ч а ю щ е е с   тем.

0

что, с целью повышени  достоверности и быстродействи  в него введены два сумматора , подключенных входами к соответствующим выходам блока кодировани  и выходами - к соответствующим входам выходного регистра, а блок кодировани  выполнен многозвенным с количеством кодирующих элементов, уменьшающимс  в геометрической прогрессии в п раз.

фцг.1

Фиг.1

. 7: