DE2744886C3

DE2744886C3 - Schaltungsanordnung zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix

Info

Publication number: DE2744886C3
Application number: DE2744886A
Authority: DE
Inventors: Luigi Arenzano Genova Stringa
Original assignee: Elsag International BV
Current assignee: Elsag International BV
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1981-08-06
Also published as: IT1084325B; DE2744886B2; FR2396358A1; DE2744886A1; FR2396358B1; US4163281A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schallungsanordnung zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix mit einer Mehrzahl von je aus einer Bitkette bestehenden Zeilen, insbesondere als Speichereinheit in einer elektronischen

Rechenanlage.

Eine Binärdatenmatrix kann bekanntlich so betrachtet werden, als seien die Bitketten nach Zeilen oder nach Spalten der Matrix geordnet.

In jedem Verarbeitungsvorgang kann es bekanntlich erforderlich sein, im Speicher einer Digitalrechenanlage über eine Datenmatrix zu verfügen, die aus Bitketten in Zeilen- oder aber in Spaltenanordnung besteht. Dies ist beispielsweise der Fall bei durch vertikale Ablesefenster

κι erfolgenden optischen Aufnahmen, die nach etwaigen Verarbeitungen zu Datenmatrizen mit spaltenweise angeordneten Bitketten führen, welche für eine durch waagerechte Abtastung erfolgende Fernsehwiedergabe ungeeignet sind.

ι". In solchen Fällen ist ein sogenanntes Umschwenken der Datenmatrix notwendig, indem die in der Speichermatrix ursprünglich in einer Richtung geordneten Bitketten in eine andere Richtung geschwenkt werden, insbesondere von einer Zeilenanordnung in eine

.Ό Spaltenanordnung oder umgekehrt.

Es sind bereits verschiedene Schaltungsanordnungen zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix bekanntgeworden, die jedoch aufwendig und im Betrieb langsam sind.

.»"i So is' beispielsweise im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 17, Nr. 10, März 1975, Seiten 3026-3028, eine solche Schaltungsanordnung beschrieben, bei der Schieberegister Anwendung finden und deren Wirkungsweise auf der jeweiligen Auswahl eines Schiebere-

K) gisters beruht, in das eine ankommende Information eingebracht oder aus dem eine gewünschte Information entnommen werden soll. Das Umschwenken der Ausgangsmatrix wird dadurch erreicht, daß bei der Datenentnahme die Reihenfolge der Auswahl der

Ji Schieberegister entsprechend verändert wird.

Die Auswahl erfolgt dabei mit Hilfe eines Schalters, der seitens einer Hauptsteuereinrichtung verstellt wird. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist weder imstande. Umschwenkungen in beliebiger Schwenkrich-

Ki tung und um andere Schwenkwinkel als 90° auszuführen, noch wahlweise eine Umschwenkung der ankommenden Bitketten vorzunehmen odtr nicht vorzunehmen.

Ihre Verwendungsmöglichkeit ist demnach be-

•i¹) schränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Schaltungsanordnung zum Umschwenken von Binärdalenmatrizen, insbesondere zur Verwendung als Speichereinheit in einer elektronischen Digitalrechenanlage zu schaffen,

w die eine den komplizierten Programmiertechniken gerecht werdende Vielseitigkeit im Einsatz gestattet, einen einfachen Aufbau besitzt und einen raschen Arbeitsablauf gewährleistet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch das

^r>^r> Kennzeichen des Patentanspruches gelöst.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung stützt sich im wesentlichen auf die Kombination der zyklischen Bitumsetzung, der die Bitketten vor dem Einbringen in den Digitalspeicher unterworfen werden

W) und der vorgesehenen Art der Adressierung der Speicherzellen in der Ablesephase.

Die zyklische Umsetzung der Bits hat zur Folge, daß die eine Spalte der ursprünglichen Matrix bildenden Bits, d. h. diejenigen Bits, welche dazu bestimmt sind, in der umgeschwenkten Matrix eine Zeile zu bilden, in verschiedene Spalten des Speichers eingereih' werden. Die darauffolgende Adressierung einer einzigen Zehe je Spalte der Matrix beim Ablesen kann demnach /.u dem

gewünschten Ergebnis führen, die Parallelablesung (mittels eines einzigen Zugangs, beispielsweise zufolge der Steuerung seitens einer entsprechenden Information der Rechenanlage und somit in äußerst kurzer Zeit) sämtlicher Bits einer modifizierten Bitkette zu ermöglichen, welche völlig einer Zeile der umgeschwenkten Matrix entspricht, mit Ausnahme der Reihenfolge der Bits, welche sodann durch die nach der Ablesung durchgeführte Bitumsetzung zweckmäßig abgeändert wird. Auf diese Weise ist die Umschwenkung oer Datenmatri* (beispielsweise Austausch der Zeilen durch Spalten oder umgekehrt, mit Rechts- oder Linksschwenkung um 90°) unter Niedrighaltung der Verarbeitungszeiten und Verwendung üblicher, wenig kostspieliger Schaltungsgruppen möglich gemacht.

Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung lassen sich Datenmatrizen jeder beliebigen Art umschwenken. Die einzige Einschränkung ist die, daß die umzuschwenkende Matrix aus einer oder mehreren Einheiten bestehen muß, die die gleiche Anzahl (n) von Zeilen und Spähen besitzen müssen, so daß jede Matrixeinheit für sich umgeschwenkt werden kann. Allgemein gesehen muß die Matrix eine Zeilenanzahl N = c ■ η besitzen, wobei c eine beliebige ganze von Null verschiedene Zahl sein kann.

Während in der vorliegenden Beschreibung ausdrücklich auf die Verarbeitung von Bitketten bezug genommen wird, die Zeilen der Matrix entsprechen, so versteht es sich doch, daß kein grundsätzlicher Unterschied dann besteht, wenn man Bitketten in Betracht ziehen würde, die Spalten der Mat^rix entsprechen. Dieselben wären lediglich nach Verarbeitung als Spalten anstatt als Zeilen der umgeschwenkten Matrix zu betrachten.

Die Schaltungsanordnung ist ferner grundsätzlich auch dann anwendbar, wenn man mehrdimensionale Matrizen umschwenken wolke, d. h. solche, in denen jedes Datum durch iä2 Bits kodiert ist. In diesem Fall liegt in jeder Kodestufe (deren Anzahl k ist) eine normale Unter-Matrix vor. Indem man die k Unterma-Irizen parallel umschwenkt, läßt sich die Umschwenkung von mehrdimensionalen Daten erzielen.

Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das allgemeine Blockschema der Schaltungsanordnung als Speichereinheit einer elektronischen Rechenaiilage,

F i g. 2 zeigt eine aus zwei Einheiten mit je vier Zeilen und vier Spalten bestehende Binärdatenmatrix in grafischer Darstellung, die der Umschwenkung unterworfen werden soll,

F i g. 3 veranschaulicht eine Zwischenstufe des Umschwenkungsvorganges nach zyklischer Umsetzung der Bitketten zum Einbringen in den Digitalspeicher,

Fig.4 zeigt grafisch die Logik der Ableseadressierungdes Digitalspeichers,

Fig. 5-8 zeigen Beispiele von erhaltenen umgeschwenkten Matrizen und

Fig. 9 ist ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels einer in der Schaltungsanordnung verwendbaren IMtumsetzeinrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung 22, welche insbesondere eine Speichereinheit einer elektronischen Digitalrechenanlage darstellen kann, besteht aus folgenden Schaltungsteilen: eine, mit einer Steuereinheit 13 versehene, erste zjklisehe Bitumsetzeinrichtung 12, der Bitketten zugeführt werden, die Zeilen der umzuschwenkenden Matrix darstellen und die in der Zentraleinheit der Rechenanlage bzw. in einem anderen Informationsgeber 11 erzeugt werden; ein matrixförmiger Digitalspeicher 14, bestehend aus Zeilen und Spalten von Zellen, die einzeln adressierbar sind; eine, dem Digitalspeicher 14 zugeordnete Steuereinrichtung 15 zur Abgabe von Schreib- bzw. Ablesesteuersignalen; ein Adressenmodifikator 17, dem von der Zentraleinheit der Rechenanlage bzw. von einem anderen Adressengeber 16 Adressen zugeführt werden und dem eine Steuereinrichtung IS zugeordnet ist; eine, ebenfalls mit einer Steuereinheit 20 versehene, zweite Bitumsetzeinrichtung 19.

Es ist zu bemerken, daß die beiden Bitumsetzeinrichtungen 12 und 19 eine einzige Einheit darstellen können, sofern bei der Ausführung der Schaltungsanordnung geeignete Schaltungsmaßnahmen getroffen werden.

Die Auswerteeinrichtung 21 der umgeschwenkten Matrix kann die Zentraleinheit der Rechenanlage oder ein anderes Verarbeitungsgeräi sein.

Es sei nun angenommen, man verfüge über eine Matrix M bestehend aus zwei Einheiten M' und M" (Fig. 2), die je vier Zeilen und vier Spalten von ßits ο,— b\ umfassen, welche Matrix um 90° in Umschwenkrichtung nach links umgeschwenkt werden soll, um die in F i g. 5 gezeigte Gestalt anzunehmen.

Um dies zu erreichen, wirkt man auf die Steuereinheiten 13, 18 und 20 (die in einer einzigen allgemeinen Steuereinheit zusammengefaßt sein können) derart ein. daß die nachfolgend erläuterte Datenverarbeitung stattfindet.

Der Schaltungsanordnung 22 werden von der Zentraleinheil der Rechenanlage (bzw. vom Informationsgeber 16) der Reihe nach die acht in Fig. 2 gezeigten Bitke'.ten vvo-uv zugeführt. Die umzuschwenkende Matrix ist somit in eine Mehrzahl von Bitketten unterteilt, die je einer Zeile der Matrix entsprechen. Durch geeignete Einstellung der Steuereinheit 13 wird erreicht, daß die zyklische Umsetzeinrichtung 12 eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden Bitkette ausführt, wobei sicherzustellen ist, daß in jeder Einheit der Matrix die Umsetzung um eine Anzahl von Bitstellen erfolgt, welche Anzahl von jeder Bitkette zur folgenden um eine Stelle zunimmt. So werden die Bits der Bitkette w_Q um keine Stelle umgesetzt, jene der Bitkette ivi um eine Stelle, jener der Bitkette uoum zwei Stellen und jene der Bitkette W₁ um drei Stellen, die Bits der Bitkette w₄ wieder um keine Stelle, jene der Bitkette H^ um eine Stelle, jene der Bitkette w_h um zwei Stellen und jene der Bitkette Wy um drei Stellen.

Zufolge der Steuerung der Steuereinrichtung 15. welche in dieser Phase das Einschreiben bzw. Eintragen der umgesetzten Bitketten wo'-ivj', die aus der zyklischen Bitumsetzeinrichtung 12 austreten, in den Digitalspeicher 14 steuern, sowie unter der Kontrolle des Adressengebers 16 (mit dem Adressenmodifikator 17, der beispielsweise aus einem programmierbaren ROM-Speicher besteht, in Ruhezustand) werden die besagten umgesetzten Bitketten in entsprechende Zellenzeilen des Speichers 14 eingetragen, wobei sich ein vorläufiges Bild gemäß der F i g. 3 ergibt.

Durch zweckmäßige Steuerung des Adressenmodifikators 17 seitens der Steuereinrichtung 18 kann nun je Spalte des Speichers 14 eine Zelle adressiert wurden, so daß der Speicher parallel abgelesen wird: es wird dabei eine Folge von modifizierten Bitketten »»"-ii;" abgelesen, welche Bitketten den Zeilen der gewünsdi

ten umgeschwenkten Matrix M' entsprechen, die durch zwei, gelrennt um 90° links umgeschwenkte Matrixeinheiten M'' und M"^r gebildet ist (siehe F i g. 5).

Dies wird insbesondere durch Adressierung der verschiedenen Zellen des Speichers 14 gemäß der in F i g. 4 grafisch dargestellten Logik erreicht.

Für die Bitkette ho" werden im Speicher 14 die Zellen entsprechend dem Bit ba der Zeile 1 (F i g. 3), dem Bit b\ der Zeile 2, dem Bit b₂ der Zeile 3 und dem Bit öj der Zeile 0 adressiert, für die Bitkette ηί" die Zellen entsprechend dem Bit bo der Zeile 2, dem Bit b\ der Zeile 3, dem Bit bi der Zeile 0 und dem Bit bj der Zeile 1, usw.

Diese modifizierten Bitkellen ho" - iv_r" sind wie folgt zusammengesetzt:

IVd"	= 0.3	3.3	2.3	1.3
Hi"	= 1.2	0.2	3.2	2.2
H)"	= 2.1.	1.1.	0.1	3.1
Wl"	= 3.0	2.0	1.0	0.0
*Wt,"*	= 4.3	7.3	6.3	5.3
H,"	= 5.2	4.2	7.2	6.2
«»"	= 6.1	5.1	4.1	7.1
H -"	= 7.0	6.0	5.0	4.0

Mittels der /weiten zyklischen Bitumsetzeinrichlung 19 werden die Bits in den sieben modifizierten Bitketten Wu" - W₁" sodann derart zyklisch umgesetzt, daß die korrekte Bitaufeinanderfolge wiederhergestellt wird, die z. B. für die Bilkette iv₀" die folgende ist: 3.3, 2.3. 1.3. 0.3. Die Anzahl der Bilstellen. um die die Umsetzung erfolgt, verändert sich zyklisch in der in Fig.4 in der Spalte ROT angegebenen Weise.

Die aus der zyklischen Bitumsetzeinrichtung 19 austretenden umgesetzten Bitketten w,"' - W₁'" werden als entsprechende Zeilen der umgeschwenkten Matrix gemäß Fig. 5 der Auswerteeinrichtung 21 zugeleitet. Die umgeschwenkte Matrix M' weist nun die in der Ursprungsmatrix Min Zeilenanordnung aufscheinenden Bitketten ho- iv₇ in Spaltenanordnung auf (siehe die in F i g. 5 mit iv.,' - wf bezeichneten Bitketten).

Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung lassen sich Umschwenkungen der Ausgangsmatrix nicht nur um 90 in Schwenkungsrichtung nach links, sondern durch zweckmäßige Änderung der den Bitumsetzeinrichtungen 12 und 19 und dem Adressenmodifikator 17 erteilten Steuerungen auch Umschwenkungen in anderer Richtung und um andere Winkel, z. B. um 90' in Schwenkrichtung nach rechts und um 45° in Schwcnkrichlung nach links oder nach rechts, wie in den F i g. 6.7 bzw. 8 schemalisch dargestellt ist, durchführen.

Ferner ist es möglich, die eine oder die andere der zyklischen Umsetzeinrichtungen 12 und 19. oder beide, unwirksam zu machen, gegebenenfalls bei gleichzeitiger unwirk->ammachung des Adressenmodifikators Ϊ7.

Auf diese Weise läßt sich die Schaltungsanordnung für die unterschiedlichsten derartigen Verarbeitungen verwenden, um Grenzfall auch für solche, die weder eine Umschwenkung der Matrix noch eine zyklische Umsetzung der einzelnen Bitketten vorsehen. So wird 7- B. für Umschwenkungen der Matrix um 45° nur eine ausgangsseitige zyklische Bitumsetzung mittels der Einrichtung 19 durchgeführt, während die Bitumsetzeinrichtung 12 unwirksam gemacht wird.

Es wurde der besondere Anwendungsfall in Betracht gezogen, in dem die Schaltungsanordnung die Spciclicrcinheit einer Digitalrechcnanlage bildet, welche somit die Möglichkeit erhall, auf zwei verschiedene Arten, nach Zeilen oder nach Spalten, an den Speicher

, heranzutreten. Die Schallungsanordnung kann jedoch gerade so gut für sich allein verwendet werden, sofern sie an zweckmäßige Informations- und Adressengeber sowie an eine Auswerteeinrichtung der erzeugten Information angeschlossen wird.

ι Die im Blockschema der Fig. 1 dargestellten Schaltungsteile, wie der Adressengeber 16 (beispielsweise die Zentraleinheit einer Rcchenanlage), der Adressenmodifikalor 17 (beispielsweise ein /weckmäßig programmierbarer ROM-Speicher) usw. sind als

ι dem Fachmann bekannt zu betrachten.

Ein Ausführungsbeispiel einer zyklischen Bitumset/-cinrichiung, wie sie in der Schallungsanordnung Verwendung finden kann, ist in Ii g. 9 gezeigt.
Die Einrichtung umfaßt vier Multiplexschaltungen

ι 31 —34 je mit vier Eingängen /, - U und einem einzigen Ausgang I). Den Eingängen werden, mit unterschiedlicher Anordnung für die verschiedenen Multiplexschallungen, die der Umsetzung zu unterwerfenden Bits A - Dzugeführt. An den Ausgängen der Multiplexschaltungen wird abwechselnd eines oder ein anderes der eingegebenen Bits zur Verfügung gestellt, und zwar in Abhängigkeit einer, allen Multiplexschaltungen gemeinsamen Auswahlsteuerung über die Eingänge S und S".

Zur Auswahlsteuerung der Multiplexschaltungen 31—34 dient eine Gruppe logischer Elemente, welche zwei logische UND-Glieder 35, 36. sechs logische NICHT-UN D-Glicder 37-42 und zwei logische NIC'HT-Glieder 43, 44 umlaßt. Ferner sind Eingänge .'/ii-ai für Bitpaare zur Angabe des Unisetzungsgrades (die z. B. aus den beiden weniger bedeutsamen Bits der seitens des Adressengebers 16 der Fig. 1 erzeugten Adressensignale bestehen können), zwei Eingänge D und S zur Steuerung der Rechts- bzw. Linksumsetzung (welche Steuerungen von den Steuereinheiten 13 und 20 der F i g. 1 abgegeben werden) und ein Eingang R für die Umseizsteuerung (die ebenfalls seitens der Steuereinheiten 13 und 20 abgegeben werden) vorgesehen.

Die Wirkungsweise der zyklischen Umsetzeinrichtung nach F i g. 9 ist folgende.

Wenn am Sieuereingang R eine niedrige logische Stufe vorliegt, was bedeutet, daß keine Umsetzung durchgeführt werden soll, dann weisen die Ausgänge der UND-Glieder 35, 36 beide eine niedrige logische Stufe auf. dann sind die Multiplexschaltungen 31—34 in ihren unwirksamen Ruhezuständen und in ihren Ausgängen scheint die gleiche Bitfolge ABCD wie an ihren Eingängen auf.

Wenn an den Steuereingangen R und D oder S eine hohe logische Stufe vorliegt, und die Kombination der Steuerbus a„ und a, gleich 10. 01 oder 11 ist. dann ergeben sich an den Eingängen S'. S" verschiedene Kombinationen von logischen Stufen, welche entsprechende Umschaltungen der Multiplexschaltungen 31—34 zur Erzeugung verschiedener Ausgangsbilder herbeiführen, wie z. B. für Linksumseizungen BCDA, CDAB und DABC Auf diese Weise wird jeweils die gewünschte zyklische Umsetzung der Eingangsbits erreicht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnunsen

Claims

Patentanspruch. Schaltungsanordnung zum Umschwenken einer Binärdalenmatrix mit einer Mehrzahl von je aus einer Bitkette bestehenden Zeilen, insbesondere als Speichereinheit in einer elektronischen Rechenanlage, gekennzeichnet durch

1. eine, mit Steuermitteln (13) versehene erste zyklische Bitumsetzeinrichtung (12), der von einem Informationsgeber (II) aufeinanderfolgend Bitketten zugeführt werden und die eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden Bitkette um eine Anzahl von Bitstellen durchführt, die von jeder Bitkette zur folgenden um eine Stelle zunimmt;

2. einen aus Zeilen und Spalten einzeln adressierbarer Zellen bestehenden, matrixförmigen Digitalspeicher (14), dessen Dateneingang mit dem Ausgang der ersten Bitumsetzeinrichtung (12) verbunden ist;

3. eine, dem Digitalspeicher (14) zugeordnete Schreib- bzw. Ablesesteuereinrichtung (15), zum Steuern des Einschreibens der Bitketten mit zyklisch umgesetzten Bits in den Speicher bzw. des Ablesens von modifizierten Bitkelten aus dem Speicher:

4. einen, dem Digitalspeicher (14) zugeordneten Adressengeber (16), zur Adressierung ausgewählter Zellen des Speichers;

5. einen, zwischen den Adressengeber (16) und den Digitalspeicher (14) geschalteten Adressenmodifikator(17);

6. eine, dem Adressenmodifikator (17) zugeordnete Steuereinrichtung (18), zur Umsteuerung der Adressierung des Digitalspeichers (14) seitens des Adressengebers (16) von einem Einschreibzustand, in welchem sämtliche Zellen einer Speicherzeile des Digitalspeichers (14) bei jeder Schreibsteuerung gleichzeitig adressiert werden, um das parallele Einschreiben der Bitketten mit umgesetzten Bits in entsprechende Zellenzeilen des Speichers zu gestalten, in einen Ablesezustand, in welchem bei jeder Ablesesteuerung eine Zelle jeder Speicherspalte adressiert wird, um das parallele Ablesen der modifizierten Bitketten zu gestatten, die je alle in einer entsprechenden Zeile der gewünschten umgeschwenkten Matrix enthaltenen Bits umfassen;

7. eine, mit Steuermittel (20) versehene zweite zyklische Bitumsetzeinrichtung (19), der vom Digitalspeicher (14) aufeinanderfolgend die modifizierten Bitketten zugeführt werden und die eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden modifizierten Bitkette ausführt, um die Bi'aufeinanderfolge entsprechend jener der betreffenden Zeile der umgeschwenkten Matrix zu verändern.