4.1. Организация измерений пространственных, пространственно - временных и пространственно - амплитудно - временных распределений ядерных излучений.

Пример 1.

В качестве второго примера рассмотрим 60-канальную измерительную систему для проведения экспериментальных исследований в области физики конденсированного состояния с обеспечением интегральной и времяпролетной методик измерений без каких-либо изменений в измерительной системе (рисунок 2).

(Рисунок 2 в стадии подготовки)

Рис. 2. Измерительная система, обеспечивающая времяпролетную и интегральную методики измерений.

Предусилители PREAMPLIFIER RA165.29 осуществляют преобразование вида заряд - напряжение и имеют следующие отличительные черты: входную защитную цепь, постоянную времени цепи обратной связи 0.5 мкс, коэффициент преобразования 40 мВ/pK, парафазный выходной каскад. Они выполнены с использованием технологии монтажа на поверхность и по сигналам сопряжены со счетчиками RV111.03 и RV111.06.
При работе в режиме времяпролетных измерений временная диаграмма работы задается сервисным модулем - 2-канальным таймером-счетчиком RV113.01. Модуль RV113.01 обеспечивает необходимую задержку физического старта и обеспечивает формирование временного интервала, разрешающего прием счетных импульсов счетчиками RV111.06 и старт/финиш работы 26-разрядного многостопового преобразователя время - код TDC RV161.03. После пуска TDC RV161.03 работает в одноцикловом режиме с тактовой частотой дискретизации временной шкалы, равной 40 МГц, и формирует двоичный код времени поступления события.
Счетчик RV111.06 осуществляет прием сигналов с предусилителя RA165.29. Логические сигналы с выходов счетных каналов поступают на 32-входовой кодировщик номера детектора NDC RV161.06. Модули NDC вырабатывают код номера канала, в котором сработал дискриминатор нижнего уровня. Этот код выставляется на внешнюю шину и поступает на модуль памяти RV154.01. В качестве стопового сигнала для TDC используется сигнал ЗАНЯТ модулей NDC.
Регистрация и буферное накопление результатов измерения времени поступления события, фиксация номера детектора и физических условий, при которых произошло каждое зарегистрированное событие, осуществляется с помощью двухбанковой буферной памяти MEMORY RV154.01. Считывание информации из буферной памяти осуществляется через магистраль VME по требованиям на прерывание, возникающим в момент переключения в ней банков при окончании цикла работы TDC.. Для перехода только к интегральной методике измерений программным образом запрещается работа модулей NDC, TDC, MEMORY. Модуль RV113.01 формирует временной интервал, в течение которого разрешается прием счетных импульсов счетчиками RV111.06. Количество зарегистрированных событий в измерительном канале определяется данными, накопленными внутренними 32 разрядными счетчиками модулей RV111.06, доступными через VME-шину.
Измерительное оборудование в стандарте VME, обеспечивающее интегральную методику измерений (измерение только пространственных распределений), находится в эксплуатации на реакторе ВВР-М (экспериментальная установка ВЕКТОР - 20). При этом использованы пять 4 - канальных счетчиков COUNTER RV111.03 и один счетчик COUNTER RV 113.01. В качестве предусилителей использован 10 - канальный вариант исполнения предусилителя RA165.29.
Как видно из рассмотренных примеров организации измерений пространственно - временных и пространственно - амплитудно - временных распределений, на уровне крейта осуществляется подготовка и предварительная буферизация данных. Процесс накопления и обработки последних перенесен на уровень компьютера, имеющего канал связи с VME шиной. Длина слова, регистрируемого одной буферной памятью, достигает 48 бит (26 бит - временная отметка, 2 бита - признаки измерения, до 20 бит - данные об энергии, номера детектора и сопутствующих физических условий). Скорость операций с шиной VME (при операциях неблочного характера) практически не достигает 2 Мбайт/с. При использовании контроллера - адаптера RV / RI217.03 пропускная способность канала связи шина VME - шина ISA PC (в случае общения с двухбанковой буферной памятью RV154.01) находится в пределах 1,5 Мбайта/с. При этом предельная скорость буферизации данных, когда компьютер постоянно занят считыванием и накоплением данных без какой либо обработки последних, находится в зависимости от вида измерений (временные, пространственно - временные или же пространственно - амплитудно - временные) и от числа каналов буферизации (от числа буферных памятей в системе). Указанная зависимость предельной скорости буферизации данных в крейте приведена в таблице 3.

Таблица 3.

Число каналов буферизации данных в системе Вид измерений Предельная скорость
буферизации данных,
тыс. слов/с
один Временные RV154.01 300
один Пространствено - временные или же пространственно - амплитудно -временные RV154.01 200
два Временные
------------------ И ------------------
RV154.01 200
Пространственно -временные или же пространственно- амплитудно - временные RV154.01 100
два Пространственно -временные или же пространственно- амплитудно - временные
------------------ И ------------------
RV154.01 100
Пространственно -временные или же пространственно- амплитудно - временные RV154.01 100

При конечном объеме одного банка буферной памяти RV154.01 (64К - 32Р), имеющейся возможности изменения длины счетчика время - кодового преобразователя RV161.03 и конечном быстродействии канала связи с компьютером (1.5 мкс на считывание 16 разр. слова) соотношения загрузок в каналах буферизации может быть другим по отношению к приведенным в таблице3 для систем с двумя буферными памятями.
В тех случаях, когда при заданной скорости производства данных возникает объективная необходимость в их буферизации и предварительной обработке, следует использовать модуль MULTI DSP BOARD RV155.01 - трехпроцессорное устройство на базе ADSP - 21060, имеющее два двухвходовых канала для приема данных, полностью совместимых с двухвходовым каналом приема данных буферной памяти RV154.01. В данном устройстве DSP 001 (DSP общей части) взаимодействует с VME шиной через 32 - разрядный HIP, обеспечивающий доступ к внутренней памяти процессора. Загрузка программы в DSP 001 осуществляется через HIP, а в DSP 002 и DSP 003 (DSP каналов приема данных) через link порты. Посредством последних все DSP объединены между собой, образуя трехпроцессорную систему. Для хранения промежуточной информации используется Shared Memory объемом 512 х 32р, доступная со стороны VME шины и DSP 001. Поддержку VME протокола осуществляет VME интерфейс (slave A32D32, interrupter типа RORA). Для обеспечения дополнительных возможностей по расширению и интеграции системы на переднюю панель модуля выведены два link порта. Суммарная вычислительная мощность трехпроцессорного вычислителя реального времени на основе процессоров ADSP21060 составит до 360 Mflops при скорости ввода информации до 20 Мбайт/с. При интеграции до шести вычислителей в единую мультипроцессорную систему с помощью локальной шины VME P2 общая вычислительная мощность составит до 2.1 Gflops при скорости ввода данных до 120 Мбайт/с. Вычислительные задачи, которые можно решать в реальном времени с помощью данного устройства охватывают все типы вычислений, традиционно решаемых на ПК, при лучшей приспособленности DSP к операциям типа matiply - and - accumulate (МАС), характерных для вычислений с матрицами и свертками. Вычисления с матрицами играют первостепенную роль в задачах типа распад/деление, а свертки - в корреляционных экспериментах, в частности, с использованием преобразований Фурье. Следует отметить, что принцип построения вычислителя позволяет осуществить относительно быстрый переход на DSP следующего поколения - ADSP 21160 с внешней 64 - разрядной шиной и тактовой частотой 100 мГц.