JPH0488475A - 連想メモリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は連想メモリ装置に関し、更に詳しくは、データ
ベース検索処理、知識ベース検索処理において、入力情
報の内容と所定の関係にある辞書情報を、高速で選択出
力する連想メモリ装置に関する。

（従来の技術） 連想メモリ装置とは、データベース検索処理、知識ベー
ス検索処理等において、入力情報の内容と所定の関係に
ある辞書情報を高速で検索し、検索情報の中から最も相
応しい辞書情報を選択して出力するものである。この連
想メモリ装置の一例を、例えば、「野鳥に関する情報Ｊ
を整理した第１０図に示す連想処理原データを用いて説
明する。

野鳥の名称がｎ種類格納された第１０図に示す連想処理
原データでは、野鳥の名称に識別コードＣｊ（ｊ：１−
ｎ）を付与すると共に、ｎ種類の野鳥をその大きさ、色
、嘴形状、生息地等の次元１でｍ種類に分類する。そし
て、これらの分類要素における項目を、次式（１）で与
えられるｍ次元の辞書ベクトルＹｊの各次元における要
素値ｙｉ、ｊ（ｌ：１〜ｍ）に対応させて記憶させてお
く。

Ｙｊ　　−（ｙｌ、ｊ　　　ｙ２．ｊ　　　ｙ３．ｊ　
　　−ｙｍ、ｊｉ　　　　　−４１）また、各要素値の
重要度を同様に次式（２）に示す重みベクトルＷｊの要
素値ｗｆ、ｊ　として記憶させておく。

Ｗｊ＝　（ｗｌ、ｊ　　ｗ２．ｊ　　ｗ３．ｊ　　−ｗ
ｃｎ、ｊ）　　　−（２１連想処理にあたっては、次式
（３）の入力ベクトルＸによって、大きさ、色、嘴形状
、生息地の次元の要素値、ｘ　１　、　　ｘ　２．　　
ｘ　３．−−ｘｍを与え、Ｘ＝（ｘｉ　　ｘ２　　ｘ３
　−−−　　ｘｍ）　　　−（３）次式（４）の操作ベ
クトルＨによって、それぞれの次元における操作内容、
ｈ　１．ｈ２．ｈ３．　−ｈｍを与える。

Ｈ＝（ｈｌ　　ｈ２　　ｈ３　−　　ｈｍ）　　・（４
）但し、ここでｈｉは次のいずれかの値をとる。

［０：無視、１ニ一致、２：背反　］ このような連想メモリ装置では、第１０図に示した連想
原データの辞書ベクトルＹｊと重みベクトルＷＪを順次
参照して、次式（５）で与えられる評価値ｄｊをすべて
の識別コードＣ１からＣｎについて算出し、評価値が最
大の識別コートを連想結果として出力するようになって
いる。

ｄｊ＝　　Σｗｉ、ｊＸ　　　δｉ、」　　　　　　　
　・・・（５）（但し、ここで６１．ｊ　は、 ｈｉ＝ｏの場合：常にδｉ、ｊ＝０、 ｈｉ＝１の場合：　ｘｉ　＝ｙｉ、　ｊならばδｉ、ｊ
＝１、ｘｉ≠ｙｊ、　ｊならばδｉ、ｊ＝０、ｈｉ＝２
の場合：　ｘｉ　＝ｙｉ、　ｊならばδｉ、　ｊ　＝　
０、ｘｉ　ｆ−ｙｉ、　ｊならばδＬｊ＝１）例えば、
「中くらいの大きさで、茶色で、嘴が小さくて曲がって
いて、野山にすむ野鳥は？Ｊの問い合わせ例の場合では
、問い合わせ文中の分類要素の項目を各次元の要素値ｘ
ｉに変換して、次式（６）に示す入力ベクトルＸを与え
る。

Ｘ　　＝　（１２１−−−０）　　　　　・・・（６）
また、操作ベクトルＨとしては、次式（７）を与える。

Ｈ−（１１１１）　　　　　・・・（７）Ｙ６−（１２
１−−−０１６・・・（８）Ｗ６＝　４２　３　３　−
、　２）　　６　　　　・・・（９）すると、式（８）
、　（９）で与えられるＣ６の「トビ」が最大の評価値
となり、該当する野鳥の第一候補として出力される。

また、　１カメモに似た嘴を持ち、海岸には住まない野
鳥は？」の問い合わせ例の場合では、第１０図の連想処
理原データのＣ２ｒカモメ」の辞書ベクトルを参照して
、次式０ωの入力ベクトルＸを与えると共に、 Ｘ　　＝　（１０２−−３）　　　　　・・・００次式
ａυの操作ベクトルＨを与えることにより、）（＝　（
ＯＣ１１−−−２）　　　　　・・・αυＣ３の「カラ
ス」が最大の評価値となり、該当する野鳥の第一候補と
して出力される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、以上説明した従来の連想メモリ装置では、連
想処理に辞書情報におけるすべての識別対象について評
価値を算出する必要があるため、辞書情報の規模が大き
い場合には、処理時間がきわめて長くなる問題があった
。

また、処理時間の問題を解決する従来技術としては、辞
書情報の保持と照合処理とを随時書き込み型メモリセル
と比較回路組合せた単位回路を配列した構成で行なう内
容照合メモリ装置（コンテントアドレッサブルメモリ）
が既知である。

この従来型の装置では、入力情報と所定の関係にある辞
書情報を極めて高速に選択出力できる利点がある。しか
しながら、すべての単位回路で照合を行なうために電力
消費が大きい問題と、単位回路自体が特殊なために安価
な汎用メモリＬＳＩが適用できず装置価格が極めて高く
なる問題があった。

本発明の目的は前記従来の連想メモリ装置における課題
を解消し、処理時間を短縮することができると共に、電
力消費が小さく、また、装置価格を安価にできる連想メ
モリ装置を提供し、以て規模の大きなデータベース検索
処理、知識ベース検索処理に適用させることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成する本発明の連想メモリ装置は、ｍ次元
入力ベクトルとｍ次元操作ベクトルとを入力することに
より、予め保持してあるｍ次元辞書ベクトルの内からこ
れら入力ベクトルと操作ベクトルとで指定される辞書ベ
クトルを選択し、その選択した辞書ベクトルの識別コー
ドを出力する連想メモリ装置であって、 前記ｍ次元の入力ベクトルと操作ベクトルとについて、
前記辞書ベクトルの要素値間の数値的大小関係に基づき
定義した識別コード群を格納してなる辞書メモリ手段と
、 前記ｍ次元の入力ベクトルと操作ベクトルの要素値に基
づいて前記識別コード群を選択し、選択した識別コード
群が格納された前記辞書メモリ手段の記憶領域を指定す
るアクセス制御手段と、このアクセス制御手段により指
定された前記辞書メモリ手段の各次元ごとの記憶領域か
ら出力される前記識別コートの個数、あるいは識別コー
トに付加してある重み値を、識別コード別に累積する評
価値累積手段と、 この評価値累積手段より出力される重み値を累積した評
価値付き識別コードについて、この評価値の数値的大小
関係に基づいて前記識別コードを選択出力するソート手
段と、 を備えることを特徴とするものである。

（作用） 本発明の連想メモリ装置によれば、大量の辞書ベクトル
の保持に用いるアクセス制御手段や辞書メモリ手段を汎
用メモリＬＳＩを用いて構成でき、入力情報に類似の関
係にある辞書情報の選択処理に加えて、入力情報に対し
て操作情報で定義される部分的な類似や背反など種々の
論理関係にある辞書情報の選択処理を、辞書メモリ手段
の一部に対する読み出し処理、評価値累積処理で実行で
きる。

（実施例） 以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の連想メモリ装置のブロッ
ク構成図である。図において、ｌは入力ポート、２は主
計算装置、３は出力ポート、４はアクセス制御手段（ア
クセス制御テーブル）、５は辞書メモリ手段（辞書テー
ブル）、６は評価値累積手段（評価値累積テーブル）、
７はソート手段を示している。

この実施例の連想メモリ装置では、第１Ｏ図の連想処理
原データをそのまま用いず、あらかじめこの連想処理原
データから、第２図に示すアクセス制御テーブルと第３
図に示す辞書テーブルを作成し、それぞれアクセス制御
手段４と辞書メモリ手段５に格納して用いる。

第３図の辞書テーブルは、連想処理原データの１からｍ
までの次元ｊの各々について、辞書ベクトルの要素値ｙ
ｉ、ｊ間の数値的大小関係に基づき定義した識別コード
群を配列したものである。図中の１からｍｔでの次元ｉ
の各々において、アドレス情報Ａｉ、０　、Ａｔ、１　
、Ａｉ、２、−で指定されるそれぞれ一連の識別コート
が識別コード群である。

第２図のアクセス制御テーブルは、１からｍまでの次元
ｉの各々について、入力ベクトルＸの要素値Ｘ１と操作
ベクトルＨの要素値ｈｉに基づいて、第３図の辞書テー
ブルの識別コード群を選択するためのものである。した
がって、第２図のアクセス制御テーブルは、各次元側に
要素値ｘｉを指定すると、第３図の辞書テーブルの当該
識別コード群のアドレス情報Ａｘｉ、　ｉを一義的に読
み出せるように構成してある。操作ベクトルの使用方法
は後述する。

なお、第４図は、このようにして読み出された識別コー
ド群の例であり、次に述べる評価値累積手段６の入力情
報となるものである。

評価値累積手段６には、第５図に示す全ての識別コード
Ｃ１からＣｎに対応した評価値累積テーブルが備えられ
ており、第４図に示す識別コートと重み値が与えられる
と、当該識別コードの領域にその重み値を評価値として
累積することができる。この評価値累積テーブルの評価
値は、連想処理に先だって、すべて０にリセットしてお
く。

ソート手段７は、評価値累積手段６から与えられる識別
コードと累積済みの評価値の組から、評価値が大きい方
から順に指定された数の組を抽出する機能を持つ。第６
図は、第５図の評価値累積結果例に対するソート結果の
例である。

なお、主計算装置２は、本装置を構成するその他の手段
の制御のためにある。

これらの構成により連想処理を行なうには、入力ボート
１を介して入力ベクトルＸと操作ベクトルＨとを主計算
装置２に与える。ここでは、先に述べた式（６）の入力
ベクトルと、式（７）の操作ベクトルとを与える場合を
例に説明する。

Ｘ＝（１２１−、−０）　　　　　・・・（６）Ｈ−（
１１１−−−Ｎ　　　　　・・・（７）アクセス制御手
段４では、主計算装置２より式（６）の入力ベクトルと
式（７）の操作ベクトルを受は取ると、第２図のアクセ
ス制御テーブルを参照し、ｍ次元の各々について、この
入力ベクトルの要素値Ｘ１と操作ベクトルの要素値ｈｉ
に基づいて、辞書メモリ手段５に格納されている第３図
の辞書テーブルの識別コード群の記憶領域を指定するア
ドレス情報ａｚを読み出す。

（ＡＩ、Ｉ　Ａ２．２　Ａ３．１−　　Ａｍ、　０）　
　　＝−０２１ここで一般には、操作ベクトルの要素値
ｈｉか「無視ｊを指示する０の場合は当該次元のアドレ
ス情報は読み出さずに空欄とし、ｈｉが「一致」を指示
する１の場合には入力ベクトルＸの要素値ｘｉで指定さ
れる当該次元のアドレス情報をそのまま読み出し、ｈｉ
が「背反」を指示する２の場合には当該次元のｘｉで指
定される以外の単数あるいは複数のアドレス情報をすべ
て読み出す。

辞書メモリ手段５では、このアドレス情報が与えられる
と、第３図の辞書テーブルからこのアドレス情報で指定
される識別コード群を選択し、第４図に示すように選択
された識別コード群の識別コードとその重み値を出力す
る。一つの次元で複数のアドレス情報が与えられて複数
の識別コード群が選択される場合には、第４図は横に拡
張される。

評価値累積手段６では、第４図の識別コードと重み値が
与えられると、第５図に示す評価値累積テーブルに識別
コード別に重み値を評価値として累積する。累積が完了
すると、第５図の評価値累積テーブルのすべての組の識
別コードと評価値を評価値累積結果として読み出す。

ソート手段７では、第５図の評価値累積結果が与えられ
ると、評価値が大きい順に第６図に示すように識別コー
ドと評価値の組を選択し出力する。

主計算装置２では、選択された識別コードと評価値の組
を連想処理の結果として出力ポート３より出力する。

以上説明した実施例では、辞書メモリ手段５の第３図の
辞書テーブルから読み出され、評価値累積手段６で累積
計算されるのは、第４図に示す連想処理に関与する一部
の識別コードとその重み値のみである。したがって、こ
の実施例の連想メモリ装置では、従来の連想メモリ装置
より極めて高速に処理結果を出力できる利点がある。

なお、この実施例では、第３図の辞書テーブルに配列し
てある識別コート群ならびに第４図の選、択された識別
コード群内の各識別コードは番号順に整列した場合を示
した。しかし、評価値累積手段６では、第５図の評価値
累積テーブルへ重み値を累積する際に、識別コードが与
えられるごとに当該識別コードで指定される評価値累積
テーブルの領域を読み出して累積処理を行ない、再度そ
の結果を当該領域へ書き込むため、各識別コード群にお
いて識別コードは必ずしも整列している必要はない。

ただし以上説明した実施例では、評価値の累積処理が完
了した時点で、どの識別コードに評価値を累積したかは
記録されないため、評価値累積手段６からソート手段７
へ評価値累積結果を受は渡すには、第５図の評価値累積
結果をＣ１からＣｎまでのすべての識別コードについて
読み出す必要がある。

したがって、゛この実施例では、評価値を累積した識別
コード数が少ない場合でも、識別コートの種類が多い場
合には、評価値累積結果の読み出し処理に時間が多少か
かる。

第７図は、本発明の第２の実施例の連想メモリ装置のブ
ロック構成図である。この第２の実施例は、前述の第１
の実施例と異なり、識別コートの種類が多い場合にでも
評価値累積結果の読み出し処理に時間がかからないよう
にしたものであり、第１の実施例とは、辞書メモリ手段
５に格納する第３図の辞書テーブルの識別コード群の各
々において、識別コードを数値的大小関係に基づいて整
列したこと、評価値累積手段６をマージ手段と単一化・
累積処理手段とで構成した点が異なる。

この実施例の装置では、評価値累積手段６において、辞
書メモリ手段５より第４図に示すように番号順に整列さ
れた識別コードとその重み値を受は取ると、マージ手段
によって各次元の識別コード群の先頭より順に識別コー
ドの大きさについてマージ処理を行い、第８図に示すマ
ージ結果を得る。

ここで、マージ処理とは複数のデータ列を１列に併合す
る処理であり、複数のデータ列の各々があらかじめデー
タの大きさ順に整列していると、各列の先頭データのみ
の比較操作で高速に併合処理を行える。

すなわち第４図では、各データ列の先頭であるＣ８．Ｃ
Ｉ、Ｃ５，・・・、Ｃ２の番号を比較し、番号が最小の
０１を出力するとともに、Ｃ１があったデータ列より次
の０５を追加して比較を行い、以下このような操作を繰
り返すことにより順次、Ｃ２，Ｃ５，Ｃ５，・・・を出
力して、第８図のマージ結果を得る。

評価値累積手段６では、さらに第８図のマージ結果につ
いて同一の識別コードに対する単一化・累積処理を行い
、第９図に示す処理結果を得る。

ここで、単一化・累積処理とは、第８図におけるＣ３ｗ
２，５、Ｃ３ｗ３．５のように同一のＣ５を一個にする
とともに、重み値についても累積加算をしてｗ２，５＋
ｗ３，５として一個にまとめる処理である。

かかるマージ処理と単一化・累積処理により、第９図に
示すように、第１の実施例における第５図の評価値累積
結果から評価値がＯの識別コードを除去したデータを少
ない手続きで得ることができる。

評価値が０の識別コードは本来ソート処理で棄却される
ため、第９図の単一化・累積処理結果を用いても、ソー
ト手段７により、第１の実施例と同じ第６図のソート結
果が得られる。

以上説明した本発明の第２の実施例では、辞書メモリ手
段５の第３図の辞書テーブルから読み出され、評価値累
積手段６から読み出されてソート手段７へ与えられるの
は第９図に示す評価値が累積された一部の識別コードの
みとなる。

したがって、本実施例の連想メモリ装置では、識別コー
ドの種類がきわめて多い場合であっても、本発明の第１
の実施例の連想メモリ装置よりも高速に連想処理の結果
を出力できる利点がある。

以上説明した本発明の実施例の構成要件である各手段は
、汎用マイクロプロセッサと汎用メモリの組合せと、既
知のソフトウェア手段ですべて実現できる。

また、本実施例では、主計算装置２と、アクセス制御手
段４、辞書メモリ手段５、評価値累積手段６、ソート手
段７とはそれぞれ分離して具備した場合を示したが、主
計算装置により一部あるいは全部の手段を代替するなど
、幾多の変形は可能である。

更に、本実施例では、離散的な項目に対する連想処理に
ついて説明したが、一般には画像パターンなどアナログ
パターンをサンプリングしたものであっても本発明によ
る連想処理は可能である。

更にまた、連想処理における操作ベクトルについても、
実施例で説明した無視、一致、背反のみならず、扱うパ
ターンの統計的な特徴を利用して段階的な類似や非類似
を指定できるようにするなどの拡張は可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の連想メモリ装置では、連
想処理に関与する一部の識別対象について評価値を算出
するのみで出力が得られるため、辞書情報の規模が大き
い場合でも、処理時間を短くできるという利点がある。

また、本発明の連想メモリ装置は、従来の内容照合メモ
リ装置のように特殊な回路構造を必要とせず、安価な汎
用メモリＬＳＩが適用できるため装置価格が安い利点が
ある。

したがって、本連想メモリ装置は、規模の大きなデータ
ベース検索処理、知識ベース検索処理に非常に適用して
いるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連想メモリ装置の第１の実施例の構成
図、 第２図はアクセス制御テーブルの構成図、第３図は辞書
テーブルの構成図、 第４図は評価値累積手段入力例を示す図、第５図は第１
の実施例における評価値累積テーブルの構成図、 第６図はソート結果例を示す図、 第７図は本発明の連想メモリ装置の第２の実施例の構成
図、 第８図は第２の実施例におけるマージ処理結果例を示す
図、 第９図は第２の実施例における単一化・累積処理結果例
を示す図、 第１０図は従来の連想処理原データを示す図である。 ■・・・入力ポート、 ２・・・主計算装置、 ３・・・出力ポート、 ４・・・アクセス制御手段、 ５・・・辞書メモリ手段、 ６・・・評価値累積手段、 ７・・・ソート手段。 代駄弁現士三好秀和 ｌ・・−人力ポート ２・・主計算装置 ３・・・出力ポート ４・・・アクセス制御手段 ５・・・辞書メモリ手段 ６・・評価値累積手段 ７・・ソート手段 アクセス制御テーブル 計価値累積テーブル（実施例１） 第 図 ソート結果 第 図 マージ処理結果 第 図 単一化・累積処理結果 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｍ次元入力ベクトルとｍ次元操作ベクトルとを入力
   することにより、予め保持してあるｍ次元辞書ベクトル
   の内からこれら入力ベクトルと操作ベクトルとで指定さ
   れる辞書ベクトルを選択し、その選択した辞書ベクトル
   の識別コードを出力する連想メモリ装置であって、 前記ｍ次元の入力ベクトルと操作ベクトルとについて、
   前記辞書ベクトルの要素値間の数値的大小関係に基づき
   定義した識別コード群を格納してなる辞書メモリ手段と
   、 前記ｍ次元の入力ベクトルと操作ベクトルの要素値に基
   づいて前記識別コード群を選択し、選択した識別コード
   群が格納された前記辞書メモリ手段の記憶領域を指定す
   るアクセス制御手段と、このアクセス制御手段により指
   定された前記辞書メモリ手段の各次元ごとの記憶領域か
   ら出力される前記識別コードの個数、あるいは識別コー
   ドに付加してある重み値を、識別コード別に累積する評
   価値累積手段と、 この評価値累積手段より出力される重み値を累積した評
   価値付き識別コードについて、この評価値の数値的大小
   関係に基づいて前記識別コードを選択出力するソート手
   段と、 を備えることを特徴とする連想メモリ装置。 ２、前記辞書メモリ手段において、格納する識別コード
   群の各々を数値的大小関係に基づいて整列したことを特
   徴とする請求項１に記載の連想メモリ装置。 ３、前記評価値累積手段が、マージ手段と単一化・累積
   処理手段とで構成されることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の連想メモリ装置。