JPH1124892A

JPH1124892A - データ並べ換え装置

Info

Publication number: JPH1124892A
Application number: JP18397297A
Authority: JP
Inventors: Masaru Miyamoto; 賢宮本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】データ並べ換えを高速に行うことができる装置
を提供する。【解決手段】直列接続されたデータ保持ブロックＢ１〜
Ｂ４は、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４、比較回路Ｃ１〜Ｃ４お
よび切換え回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を有する。比較回路
Ｃ１〜Ｃ４は、入力データＩがラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の
保持データＤ１〜Ｄ４以上ならフラグをセットし、さも
なければフラグをリセットする。初段のデータ保持ブロ
ックＢ１の切換え回路ＳＥＬ１は、比較回路Ｃ１のフラ
グがセットされていれば入力データＩを選択する。２段
目以降のデータ保持ブロックＢ２〜Ｂ４の切換え回路Ｓ
ＥＬ２〜ＳＥＬ４は、自ブロックの比較回路のフラグが
セットされている場合に、前段の比較回路のフラグがリ
セットされていれば入力データＩを、さもなければ前段
の保持データを選択する。フラグがリセットされていれ
ば、自ブロックのラッチ回路の保持データが選択され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のデータを値
順に並べ換えるためのデータ並べ換え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のデータを降順または昇順に並べ換
える、いわゆるソート処理は、データ処理の様々な局面
で必要となる。たとえば、画像処理の分野では、ノイズ
成分を除去するために、注目画素を含む一定領域内の画
素のデータの中央値を求めるメディアンフィルタが用い
られる場合があるが、その場合にも、上記一定領域内の
画素の画像データを降順または昇順に並べ換える必要が
ある。この並べ換えは、従来から、ＣＰＵによるソフト
ウエア処理によって実現されてきた。

【０００３】図６は、Ｎ（Ｎは３以上の奇数）個のデー
タの中央値（Ｎ＋１）／２を求めるメディアン演算のア
ルゴリズムを示すフローチャートである。Ｎ個のデータ
は、メモリ上に配列されているとする。まず、パラメー
タＸ（Ｘ＝１，２，３，・・・・・・，Ｎ）およびＹ（Ｙ＝
１，２，３，・・・・・・，Ｎ）がいずれも「１」に初期化さ
れる（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、まず、１番目の
データＤ１と２番目のデータＤ２とが比較される（ステ
ップＳ３）。もしも、２番目のデータＤ２が１番目のデ
ータＤ１よりも大きければ、１番目のデータＤ１と２番
目のデータＤ２とを入れ替えてメモリに保存する（ステ
ップＳ４）。つまり、入れ替え処理後の１番目のデータ
Ｄ１は、入れ替え処理前の２番目のデータＤ２であり、
入れ替え処理後の２番目のデータＤ２は、入れ替え処理
前の１番目のデータＤ１である。もしも、１番目のデー
タＤ１が２番目のデータＤ２以上であるならば、データ
の入れ替えは行わない（ステップＳ３のＮＯ）。

【０００４】次いで、パラメータＸをインクリメントす
ることにより（ステップＳ５）、入れ替え後のデータ列
の２番目と３番目のデータＤ２，Ｄ３に対して同様の操
作を行う。以後、パラメータＸがＮに達するまで同様の
操作が繰り返し行われる（ステップＳ６）。これによ
り、最も小さなデータが、メモリ上のデータ列の最後尾
のデータＤＮとなる。

【０００５】次に、パラメータＹをインクリメントし
（ステップＳ７）、パラメータＸを再び「１」に初期化
して（ステップＳ２）、同様の操作を繰り返す（ステッ
プＳ３〜Ｓ６）。これにより、２番目に小さなデータが
メモリ上のデータ列の最後尾から２番目のデータＤ（Ｎ
−１）となる。以下、パラメータＹがＮに達するまで同
様の操作が行われることにより（ステップＳ８）、メモ
リ上のデータ列は、複数のデータを降順に配列したデー
タ列となる。その後、このデータ列から、（Ｎ＋１）／
２番目のデータを取り出せば、中央値を求めることがで
きる（ステップＳ９）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】もしも、メモリ上に最
初に配列されたデータ列中の最大のデータが、最後尾の
Ｎ番目のデータであったとする。Ｎ−１回のデータ入れ
替えによって、その最大データの順序は１つ繰り上がる
から、全データの並べ換えのためには、（Ｎ−１）×
（Ｎ−１）回のデータ比較およびデータ入れ替えが必要
である。

【０００７】一対のデータを比較するには、メモリから
の２回のデータ読み出しおよび１回のデータ比較が必要
であり、データを入れ替える必要があれば、さらに、メ
モリに対する２回のデータ書き込みを行わなければなら
ない。よって、最大で、２×（Ｎ−１）²回のメモリ読
み出し、（Ｎ−１）²回のデータ比較、および２×（Ｎ
−１）²回のメモリ書き込みが必要となる。

【０００８】つまり、メディアン演算対象のデータ個数
が多くなれば、データの個数の２乗に比例して演算時間
が増加する。そのため、高速な画像処理が妨げられる場
合があった。そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、高速にデータ並べ換えを行うことができる
データ並べ換え装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、順次入力
される複数の入力データを値順に並べ換えるための装置
であって、直列に接続された複数のデータ保持ブロック
を備え、初段のデータ保持ブロックは、データを保持す
るためのラッチ回路と、入力データと上記ラッチ回路に
保持されている保持データとを大小比較する比較回路
と、この比較回路の比較結果に基づいて、入力データを
上記ラッチ回路に入力する状態と、上記ラッチ回路の保
持データの置き換えを行わない状態とを切り換える切換
え回路とを有するものであり、２段目以降のデータ保持
ブロックは、データを保持するためのラッチ回路と、入
力データと上記ラッチ回路に保持されている保持データ
とを大小比較する比較回路と、この比較回路の比較結果
および前段のデータ保持ブロックの比較回路の比較結果
に基づいて、入力データを上記ラッチ回路に入力する状
態と、上記前段のデータ保持ブロックのラッチ回路の保
持データを上記ラッチ回路に入力する状態と、上記ラッ
チ回路の保持データの置き換えを行わない状態とを切り
換える切換え回路とを有するものであることを特徴とす
るデータ並べ換え装置である。

【００１０】たとえば、初段のデータ保持ブロックに処
理対象のデータのうちの最大値のデータが保持されるよ
うにしてデータを降順に並べ換える場合には、初段のデ
ータ保持ブロックの切換え回路は、入力データがラッチ
回路の保持データ以上の場合には入力データをラッチ回
路に入力し、入力データがラッチ回路の保持データ未満
の場合にはラッチ回路の保持データの置き換えを行わな
いように制御されることが好ましい。また、この場合に
は、２段目以降のデータ保持ブロックの切換え回路は、
入力データが、ラッチ回路の保持データ以上であり、か
つ、前段のデータ保持ブロックのラッチ回路の保持デー
タ未満である場合に、入力データを当該データ保持ブロ
ックのラッチ回路に入力し、入力データが、当該データ
保持ブロックのラッチ回路の保持データ以上であり、か
つ、前段のデータ保持ブロックの保持データ以上である
場合には、前段のデータ保持ブロックのラッチ回路の保
持データを当該データ保持ブロックのラッチ回路に入力
し、その他の場合には当該データ保持ブロックのラッチ
回路の保持データの置き換えを行わないように制御され
ることが好ましい。また、データの入力に先だって、全
データ保持ブロックのラッチ回路の保持データをデータ
の下限値（たとえば「０」）にクリアしておくことが好
ましい。

【００１１】たとえば、ｊ（ｊは自然数）番目のデータ
保持ブロックの比較回路において、入力データがラッチ
回路の保持データ以上であるものとされ、かつ、その前
段であるｊ−１段目のデータ保持ブロックの比較回路に
おいて、入力データがラッチ回路の保持データ未満であ
るものとされた場合を想定する。この場合には、初段な
いしｊ−１段目のデータ保持ブロックのラッチ回路の保
持データは不変に保たれ、ｊ段目のデータ保持ブロック
のラッチ回路には入力データが新たに保持される。そし
て、ｊ＋１段目以降のデータ保持ブロックのラッチ回路
には、それぞれ前段のデータ保持ブロックのラッチ回路
の保持データが保持される。すなわち、ｊ＋１段目以降
のデータ保持ブロックには、各前段のデータ保持ブロッ
クのデータがシフトされる。

【００１２】こうして、処理対象の全ての入力データを
当該データ並べ換え装置に入力し終えた時点において
は、複数のデータ保持ブロックには、降順にデータが保
持されていることになる。よって、処理対象の入力デー
タを与える時間で、データ並べ換え処理を完了すること
ができるので、従来技術に比較して、格段に高速なデー
タ並べ換えが可能となる。

【００１３】一方、初段のデータ保持ブロックに処理対
象のデータのうちの最小値のデータが保持されるように
してデータを昇順に並べ換える場合には、初段のデータ
保持ブロックの切換え回路は、入力データがラッチ回路
の保持データ以下の場合に入力データをラッチ回路に入
力し、入力データがラッチ回路の保持データを越える場
合には、ラッチ回路の保持データの置き換えを行わない
ように制御されることが好ましい。また、この場合に
は、２段目以降のデータ保持ブロックの切換え回路は、
入力データが、ラッチ回路の保持データ以下であり、か
つ、前段のデータ保持ブロックのラッチ回路の保持デー
タを越える場合に、入力データを当該データ保持ブロッ
クのラッチ回路に入力し、入力データが、当該データ保
持ブロックのラッチ回路の保持データ以下であり、か
つ、前段のデータ保持ブロックの保持データ以下である
場合には、前段のデータ保持ブロックのラッチ回路の保
持データを当該データ保持ブロックのラッチ回路に入力
し、その他の場合には当該データ保持ブロックのラッチ
回路の保持データの置き換えを行わないように制御され
ることが好ましい。また、データの入力に先だって、全
データ保持ブロックのラッチ回路の保持データをデータ
の上限値（たとえば８ビットのデータの場合には「ＦＦ
Ｈ」）に初期化しておくことが好ましい。

【００１４】これにより、データを降順に並べる場合と
同様な動作が可能であり、処理対象の全データの当該デ
ータ並べ換え装置への入力が完了した時点では、複数の
データ保持ブロックには、データが昇順に並べ換えられ
て保持されている。なお、入力データとラッチ回路の保
持データとの比較結果に基づく切換え回路の切換えの後
に各ラッチ回路への書き込みを許容する書込制御信号を
発生する手段（後述の実施形態においては、図１のタイ
ミング発生回路５）がさらに備えられていることが好ま
しい。これにより、切換え回路が適切に切換え制御され
た後に、ラッチ回路へのデータの書き込みが行われるか
ら、データの並べ換えを確実に行える。

【００１５】さらには、ラッチ回路へのデータの書き込
みが完了した以降に入力データが変更されるようにデー
タを入力する手段（後述の実施形態においては、図１の
タイミング発生回路５およびメモリ６）が備えられてい
ることが好ましい。これにより、切換え回路の切換えと
ラッチ回路への書き込みとを適切に行える。請求項２記
載の発明は、上記データ並べ換え装置は、Ｎ（Ｎは３以
上の奇数）個のデータの中央値を演算するためのもので
あり、上記データ保持ブロックは、少なくとも（Ｎ＋
１）／２個設けられており、（Ｎ＋１）／２段目のデー
タ保持ブロックのラッチ回路の保持データを上記Ｎ個の
データの中央値として取り出す中央値取り出し手段をさ
らに含むことを特徴とする請求項１記載のデータ並べ換
え装置である。

【００１６】複数のデータ保持ブロックには、降順また
は昇順にデータが保持されるから、（Ｎ＋１）／２段目
のデータ保持ブロックのラッチ回路の保持データを取り
出せば、Ｎ個のデータの中央値を求めることができる。
上述のとおり、データの並べ換えは高速に行えるので、
中央値演算もまた高速に行える。請求項３記載の発明
は、上記複数のデータ保持ブロックのうちの任意のデー
タ保持ブロックのラッチ回路の保持データを順序値とし
て取り出す順序値取り出し手段をさらに含むことを特徴
とする請求項１記載のデータ並べ換え装置である。

【００１７】複数のデータ保持ブロックには、降順また
は昇順にデータが保持されるから、任意のデータ保持ブ
ロックのラッチ回路の出力を取り出すことにより、順序
値を取り出すことができる。たとえば、複数のデータ保
持ブロックに降順にデータが保持されるとすれば、初段
のデータ保持ブロックの保持データを取り出すことによ
り最大値を得ることができ、２段目、３段目、・・・・・・の
データ保持ブロックの保持データを取り出すことによ
り、２番目、３番目、・・・・・・に大きなデータを得ること
ができる。複数のデータ保持ブロックに昇順にデータが
保持される場合も同様に、初段のデータ保持ブロックの
保持データを取り出すことにより最小値を得ることがで
き、２段目、３段目、・・・・・・のデータ保持ブロックの保
持データを取り出すことによって、２番目、３番目、・・
・・・・に小さなデータを得ることができる。

【００１８】順序値取り出し手段は、たとえば、複数の
データ保持ブロックに降順／昇順に並べ換えられたデー
タが保持される場合に、データの上限値／下限値を入力
データとして与えることによって、複数のデータ保持ブ
ロックの保持データをそれぞれ最終段のデータ保持ブロ
ックに向けてシフトさせる手段と、最終段のデータ保持
ブロック（必ずしも最終段である必要はなく、途中のデ
ータ保持ブロックであってもよい。）の出力を取り出す
手段とを含むものであってもよい。

【００１９】また、順序値取り出し手段は、たとえば、
２段目以降のデータ保持ブロックの切換え回路を、前段
のデータ保持ブロックの保持データを当該切換え回路が
属するデータ保持ブロックのラッチ回路に入力する状態
に強制的に制御する強制切換え制御手段と、この強制切
換え制御手段によって切換え回路が制御されている状態
において、複数のデータ保持ブロックの保持データをそ
れぞれ最終段のデータ保持ブロックに向けてシフトさせ
る手段と、最終段のデータ保持ブロック（必ずしも最終
段である必要はなく途中段のデータ保持ブロックであっ
てもよい。）の出力を取り出す手段とを含むものであっ
てもよい。この場合、データのシフトは、各データ保持
ブロックのラッチ回路に共通の書込信号を与えることに
よって行われてもよい。

【００２０】さらに、順序値取り出し手段は、複数のデ
ータ保持ブロックのラッチ回路の保持データがそれぞれ
入力されるセレクタと、このセレクタに切換え信号を与
えることによって、いずれか１つのデータ保持ブロック
の保持データをセレクタから出力させる手段とを含むも
のであってもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施形態を、
添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明
の一実施形態のデータ並べ換え装置を適用したメディア
ン演算装置の構成を示すブロック図である。このメディ
アン演算装置は、７個のデータの中央値である４番目に
大きなデータを求めるための装置であり、直列に接続さ
れた４個のデータ保持ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４
を有している。一般には、Ｎ個（Ｎは３以上の奇数）の
データの中央値（Ｎ＋１）／２を求めるには、少なくと
も（Ｎ＋１）／２個の直列接続されたデータ保持ブロッ
クが用意されればよい。

【００２２】４個のデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４に
は、ライン１からクリア信号が与えられ、ライン２から
書込信号が与えられ、ライン３からたとえば８ビットの
入力データＩが与えられるようになっている。クリア信
号および書込信号は、タイミング発生回路５によって発
生される。また、入力データＩは、たとえば、メモリ６
から、タイミング発生回路５が発生する読出信号に基づ
いて順次読み出されて入力されるようになっている。処
理対象の全データをこの装置に入力し終えた後にデータ
保持ブロックＢ４から出力ポートＯＵＴに導出されるデ
ータが中央値となる。

【００２３】初段のデータ保持ブロックＢ１は、データ
を保持するためのラッチ回路Ｌ１、ラッチ回路Ｌ１の保
持データＤ１と入力データＩとの大小関係を比較するた
めの比較回路Ｃ１、およびラッチ回路Ｌ１に与えられる
データを、入力データＩとラッチ回路Ｌ１自身の保持デ
ータＤ１との間で切り換える切換え回路ＳＥＬ１とを備
えている。

【００２４】比較回路Ｃ１は、Ａ入力端子からの入力デ
ータＩが、Ｂ入力端子から入力されるラッチ回路Ｌ１の
保持データＤ１以上であれば、フラグ（Ａ≧Ｂ）をセッ
トする。また、入力データＩがラッチ回路Ｌ１の保持デ
ータＤ１未満であれば、フラグ（Ａ≧Ｂ）をリセットす
る。この比較回路Ｃ１が出力するフラグ（Ａ≧Ｂ）によ
って、切換え回路ＳＥＬ１の切換え制御が行われる。す
なわち、切換え回路ＳＥＬ１は、フラグ（Ａ≧Ｂ）がセ
ットされていれば入力データＩを選択してラッチ回路Ｌ
１に与え、フラグ（Ａ≧Ｂ）がリセットされていれば、
ラッチ回路Ｌ１自身の出力を選択してラッチ回路Ｌ１に
与える。

【００２５】ラッチ回路Ｌ１の保持データは、クリア信
号によって「０」にクリアされるようになっており、ま
た、ラッチ回路Ｌ１には、書込信号に応答して切換え回
路ＳＥＬ１から与えられるデータが書き込まれて保持さ
れるようになっている。２段目以降のデータ保持ブロッ
クＢ２，Ｂ３，Ｂ４も、初段のデータ保持ブロックと同
じく、ラッチ回路Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、比較回路Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４、および切換え回路ＳＥＬ２，ＳＥＬ３，ＳＥ
Ｌ４を有している。これらの回路のうち、ラッチ回路Ｌ
２，Ｌ３，Ｌ４、および比較回路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の働
きは、初段のデータ保持ブロックＢ１のラッチ回路Ｌ１
および比較回路Ｃ１の働きと同様である。これに対し
て、切換え回路ＳＥＬ２、ＳＥＬ３，ＳＥＬ４は、自身
が属するデータ保持ブロックＢ２，Ｂ３，Ｂ４の出力デ
ータＤ２，Ｄ３，Ｄ４と入力データＩとのほかに、各前
段のデータ保持ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３のラッチ回路
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の出力データＤ１，Ｄ２，Ｄ３を選択
できるようになっている。

【００２６】また、切換え回路ＳＥＬ２、ＳＥＬ３，Ｓ
ＥＬ４は、自身が属するデータ保持ブロックＢ２，Ｂ
３，Ｂ４の比較回路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のフラグ（Ａ≧
Ｂ）のみならず、各前段のデータ保持ブロックＢ１，Ｂ
２，Ｂ３の比較回路Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のフラグ（Ａ≧
Ｂ）によっても、切換え制御される。すなわち、たとえ
ば、データ保持ブロックＢ２のセレクタＳＥＬ２は、比
較回路Ｃ２のフラグ（Ａ≧Ｂ）がセットされ、かつ、前
段のデータ保持ブロックＢ１の比較回路Ｃ１のフラグ
（Ａ≧Ｂ）がセットされた場合には、前段のデータ保持
ブロックＢ１のラッチ回路Ｌ１の出力データＤ１を選択
してラッチ回路Ｌ２に与える。また、比較回路Ｃ２のフ
ラグ（Ａ≧Ｂ）がセットされ、かつ、前段のデータ保持
ブロックＢ１の比較回路Ｃ１のフラグ（Ａ≧Ｂ）がリセ
ットされていれば、入力データＩを選択して、ラッチ回
路Ｌ２に与える。さらに、比較回路Ｃ２のフラグ（Ａ≧
Ｂ）がリセットされ、かつ、前段のデータ保持ブロック
Ｂ１の比較回路Ｃ１のフラグ（Ａ≧Ｂ）がリセットされ
ていれば、ラッチ回路Ｌ２自身の出力データＤ２をラッ
チ回路Ｌ２に与える。

【００２７】すなわち、初段のデータ保持ブロックＢ１
の切換え回路ＳＥＬ１の動作は下記表１のようにまとめ
ることができ、また、２段目以降のデータ保持ブロック
Ｂ２、Ｂ３，Ｂ４の切換え回路ＳＥＬ２，ＳＥＬ３，Ｓ
ＥＬ４の動作は下記表２のようにまとめることができ
る。ただし、表１においては、入力データＩとラッチ回
路Ｌ１の保持データＤ１との大小関係（比較回路Ｃ１の
比較結果）と、切換え回路ＳＥＬ１が選択するデータと
の関係が示されている。また、表２においては、入力デ
ータ１と、各段のデータ保持ブロックＢｋ（ｋ＝２，
３，４）のラッチ回路Ｌｋの保持データＤｋ、およびそ
の前段のデータ保持ブロックＢｋ−１のラッチ回路Ｌｋ
−１の保持データＤｋ−１との各大小関係（比較回路Ｃ
ｋ−１およびＣｋにおける比較結果）と、切換え回路Ｓ
ＥＬｋが選択するデータとの関係が示されている。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】図２は、上記メディアン演算装置の動作の
概要を説明するための簡略化したブロック図である。デ
ータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４にそれぞれデータＤ１，Ｄ
２，Ｄ３，Ｄ４（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４とする。）が
保持されているとする。この状態で、Ｄ１＞Ｉ＞Ｄ２＞
Ｄ３＞Ｄ４を満たす入力データＩが与えられると、この
入力データＩは、データ保持ブロックＢ２のラッチ回路
Ｌ２に保持される。そして、データ保持ブロックＢ１の
保持データＤ１はそのまま保持され、データ保持ブロッ
クＢ２，Ｂ３，Ｂ４の従前の保持データＤ２，Ｄ３，Ｄ
４は、同時に、シフトされる。これにより、データ保持
ブロックＢ３，Ｂ４には、データ保持ブロックＢ２，Ｂ
３の従前の保持データＤ２，Ｄ３それぞれが保持される
ことになる。

【００３１】同様にして、全ての入力データＩが順次与
えられた後には、データ保持ブロックＢ１〜Ｂ４には、
最大のデータから４番目に大きなデータまでが降順に保
持されていることになる。したがって、４番目に大きな
データが保持されているデータ保持ブロックＢ４の保持
データＤ４を出力ポートＯＵＴから取り出せば、７個の
入力データの中央値を求めることができる。

【００３２】なお、Ｄ１＞Ｄ２＝Ｉ＝Ｄ３＞Ｄ４を満た
す入力データＩは、上記表２から理解されるように、デ
ータ保持ブロックＢ２に保持され、データ保持ブロック
Ｂ３にはデータ保持ブロックＢ２の保持データＤ２がシ
フトされる。データ保持ブロックＢ１〜Ｂ４の保持デー
タＤ１〜Ｄ４は、はじめにクリア信号によって「０」に
初期化されるので、その後に、上記表１および表２に従
って切換え回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４がそれぞれ動作する
ことによって、Ｄ１≧Ｄ２≧Ｄ３≧Ｄ４なる条件が常時
保証されるようになっている。

【００３３】図３は、上記メディアン演算装置の詳細な
動作例を説明するためのタイミングチャートである。こ
の図３には、次の順序で入力される７個のデータの中央
値を求める際の動作が示されている。４，７，３，４，８，１，２なお、図３(a) は書込信号を示し、図３(b) は入力デー
タＩを示し、図３(c)はラッチ回路Ｌ１の保持データＤ
１を示し、図３(d) はラッチ回路Ｌ２の保持データＤ２
を示し、図３(e) はラッチ回路Ｌ３の保持データＤ３を
示し、図３(f)はラッチ回路Ｌ４の保持データＤ４を示
し、図３(g) は出力ポートＯＵＴから出力される出力デ
ータを示す。図１の回路構成から明らかなとおり、出力
データは、ラッチ回路Ｌ４の保持データＤ４に等しい。

【００３４】まず、クリア信号によって、全てのラッチ
回路Ｌ１〜Ｌ４の保持データが「０」に初期化される。
その後、入力データ「４」がライン３に導出されている
タイミングで書込信号が立ち上がると、ラッチ回路Ｌ１
にその入力データ「４」が保持され、ラッチ回路Ｌ２〜
Ｌ４には、各前段のラッチ回路Ｌ１〜Ｌ３の保持データ
Ｄ１〜Ｄ３が同時にシフトされる。このときの動作は、
次の表３にまとめられている。すなわち、上記の動作
は、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフラグ（Ａ≧Ｂ）がすべてセ
ットされることによって実現される。

【００３５】

【表３】

【００３６】次に、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４へのデータの
書き込みが完了すると、それ以後のタイミングでタイミ
ング発生回路５が発生する読出信号に応答して、データ
「７」がメモリ６から読み出され、入力データとしてセ
ットされる。そして、その後のタイミングで書込信号が
立ち上がると、この入力データ「７」は、ラッチ回路Ｌ
１の保持データ「４」よりも大きいので、ラッチ回路Ｌ
１に保持される。そして、ラッチ回路Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４
には、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ３の従前の保持データ
「４」，「０」，「０」がそれぞれシフトされる。この
ときの動作は、次の表４にまとめられている。この場合
にも、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフラグ（Ａ≧Ｂ）がすべて
セットされる。

【００３７】

【表４】

【００３８】次いで、３番目のデータ「３」が入力デー
タにセットされ、その後のタイミングで書込信号が立ち
上がる。この入力データ「３」は、ラッチ回路Ｌ１およ
びＬ２の保持データ「７」，「４」のいずれよりも小さ
く、ラッチ回路Ｌ３，Ｌ４の保持データ「０」，「０」
よりも大きい。したがって、比較回路Ｃ１，Ｃ２のフラ
グ（Ａ≧Ｂ）はリセットされ、比較回路Ｃ３，Ｃ４のフ
ラグ（Ａ≧Ｂ）はセットされる。その結果、入力データ
「３」は、ラッチ回路Ｌ３に保持され、ラッチ回路Ｌ３
の従前の保持データ「０」がラッチ回路Ｌ４にシフトさ
れる。ラッチ回路Ｌ１およびＬ２の保持データ「７」，
「４」は不変に保持される。このときの動作は、次の表
５にまとめられている。

【００３９】

【表５】

【００４０】４番目のデータ「４」が入力データＩにセ
ットされ、その後に書込信号が立ち上がると、この入力
データ「４」は、ラッチ回路Ｌ２に書き込まれる。すな
わち、入力データ「４」は、ラッチ回路Ｌ１の保持デー
タ「７」よりも小さく、ラッチ回路Ｌ２の保持データ
「４」に等しく、ラッチ回路Ｌ３，Ｌ４の保持データ
「３」，「０」よりも大きい。したがって、比較回路Ｃ
１のフラグ（Ａ≧Ｂ）はリセットされ、比較回路Ｃ２〜
Ｃ３のフラグ（Ａ≧Ｂ）はセットされる。したがって、
入力データ「４」はラッチ回路Ｌ２に書き込まれ、ラッ
チ回路Ｌ１の保持データは不変に保たれ、ラッチ回路Ｌ
３，Ｌ４には、それぞれ、ラッチ回路Ｌ２，Ｌ３の従前
の保持データがシフトされる。このときの動作は、次の
表６にまとめられている。

【００４１】

【表６】

【００４２】次に、５番目のデータ「８」が入力データ
Ｉにセットされ、その後に書込信号が立ち上がる。この
入力データ「８」は、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４のいずれの
保持データよりも大きいから、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフ
ラグ（Ａ≧Ｂ）はいずれもセットされる。そのため、こ
の入力データ「８」は、ラッチ回路Ｌ１に書き込まれ、
ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ３の従前の保持データ「７」，
「４」，「４」は、ラッチ回路Ｌ２〜Ｌ４にそれそれシ
フトされる。このときの動作は、次の表７にまとめられ
ている。

【００４３】

【表７】

【００４４】６番目のデータ「１」が入力され、その後
に書込信号が立ち上がると、この入力データ「１」は、
いずれのラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４にも保持されない。すな
わち、入力データ「１」は、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の保
持データ「８」，「７」，「４」，「４」のいずれより
も小さいので、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフラグ（Ａ≧Ｂ）
はいずれもリセット状態となる。そのため、切換え回路
ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４はいずれも、自己が属するデータ保
持ブロックＢ１〜Ｂ４のラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の出力デ
ータをそのデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４のラッチ回路
Ｌ１〜Ｌ４に入力する。このときの動作は、次の表８に
まとめられている。

【００４５】

【表８】

【００４６】次いで、最後のデータ「２」が入力データ
Ｉとして入力され、その後に書込信号が立ち上がる。こ
の入力データ「２」は、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４のいずれ
の保持データよりも小さいから、比較回路Ｃ１〜Ｃ４の
フラグ（Ａ≧Ｂ）はいずれもリセット状態となる。その
ため、入力データ「２」はいずれのラッチ回路Ｌ１〜Ｌ
４にも書き込まれない。このときの動作は、次の表９に
まとめられている。

【００４７】

【表９】

【００４８】次に、ラッチ回路Ｌ４の保持データ「４」
を出力ポートＯＵＴから読み取ることにより、中央値と
してのデータ「４」が得られる。このように、この実施
形態によれば、７個のデータを当該メディアン演算装置
に書き込み終えた時点で、この７個のデータの中央値の
演算が完了する。したがって、一般に、（Ｎ＋１）／２
個のデータ保持ブロックを直列接続してＮ個のデータの
中央値を演算する場合であれば、Ｎ個の入力データのラ
ッチ回路への書き込みに要する時間で、このＮ個のデー
タのメディアン演算を完了することができる。したがっ
て、従来技術に比較して、メディアン演算の速度が格段
に高速化される。

【００４９】次に、この発明の第２の実施形態として、
図１に示された構成を利用してデータ並べ換え装置を構
成する場合について説明する。図１に示された装置は、
４個のデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４を有している。そ
して、このデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４には入力デー
タが降順に保持されるようになっている点は、上述のメ
ディアン演算装置の説明から明らかであろう。そこで、
４個のデータを順次入力すれば、データ保持ブロックＢ
１〜Ｂ４には、その４個のデータを降順に並べ換えて保
持させることができる。

【００５０】このように並べ換えられた４個のデータを
取り出すには、入力データＩとして、上限値データを入
力したうえで、書込信号を与えればよい。たとえば、８
ビットのデータを入力する場合であればデータ「ＦＦ
Ｈ」（Ｈはそれが付加された記号が１６進数であること
を表す。）を入力データＩとして、３回入力すればよ
い。これにより、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフラグ（Ａ≧
Ｂ）は全てセットされるから、データ保持ブロックＢ１
〜Ｂ４の保持データＤ１〜Ｄ４は、出力ポートＯＵＴか
ら、小さいデータから順に出力されることになる。

【００５１】同様にして、４個のデータの任意の順序値
を取り出すことができる。たとえば、最大値を取り出す
には、４個のデータをすべて入力した後に、上述の場合
と同様、上限値データを３回入力すれば、最終段のデー
タ保持ブロックＢ４に接続された出力ポートＯＵＴから
最大値を取り出すことができる。また、２番目に大きな
データを取り出す場合には、上限値データを２回入力す
ればよい。最小値を取り出す場合には、上限値データの
入力を要しない。

【００５２】また、すべてのデータの並べ換えの必要は
なく、たとえば、７個のデータのうち大きいものから４
個だけを並べ換えようとする場合には、上述のメディア
ン演算装置に関連して説明した場合と同様な動作とな
る。上限値データを適当な回数（全データを取り出すに
は３回）繰り返し入力することによって並べ換えされた
データが取り出せる点は上述のとおりである。

【００５３】さらに、図１に示された装置を用いて５個
以上のデータの並べ換えを行うことも可能である。たと
えば、１２個のデータの並べ換えを行う場合を想定す
る。この場合、この１２個のデータを順次図１の装置に
入力していけば、最大のデータから４番目に大きなデー
タまでがデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ４に残ることにな
る。そこで、上限値データを３回入力することによっ
て、この４個のデータを出力ポートＯＵＴから出力さ
せ、メモリ（メモリ６でもよいし、別のメモリでもよ
い。）に記憶させる。これにより、最大のデータから４
番目のデータまでが降順に並べ換えられたことになる。

【００５４】次に、クリア信号を各ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ
４に与えた後、並べ換えが完了した４個のデータを除く
残り８個のデータを再び図１の装置に入力する。この８
個のデータの入力が完了した時点では、データ保持ブロ
ックＢ１〜Ｂ４には、５番目に大きなデータから８番目
に大きなデータまでが降順に並べ換えられて保持されて
いる。そこで、上限値データを３回入力することによっ
て、これらのデータを出力ポートＯＵＴから取り出すこ
とができ、このデータ列を、すでに並び換えが完了して
いる上記メモリ上の４個のデータの列に付加することに
よって、最大のデータから８番目のデータまでが降順に
並べ換えられることになる。

【００５５】さらに、上記の操作によって並べ換えが完
了した８個のデータを除く４個のデータに関して同様の
操作を行えば、結果として、１２個のデータ全ての並べ
換えを行うことができる。図４は、この発明の第３の実
施形態に係るデータ並べ換え装置の構成を示すブロック
図である。この図４において、上記の図１に示された各
部と同等の部分には図１の場合と同一の符号を付して示
す。この実施形態では、切換え回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４
を、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフラグ（Ａ≧Ｂ）に拘わらず
強制的に制御するための転送制御ライン１０が設けられ
ている。この転送制御ライン１０には、たとえばタイミ
ング発生回路５から転送制御信号が与えられる。この転
送制御信号に応答して、初段のデータ保持ブロックＢ１
の切換え回路ＳＥＬ１は、比較回路Ｃ１のフラグに関係
なく、いずれのデータをも選択しない状態とされる。ま
た、２段目以降のデータ保持ブロックＢ２〜Ｂ４の切換
え回路ＳＥＬ２〜ＳＥＬ４は、比較回路Ｃ１〜Ｃ４のフ
ラグに関係なく、各前段のデータ保持ブロックＢ１〜Ｂ
３のラッチ回路Ｌ１〜Ｌ３の保持データをラッチ回路Ｌ
２〜Ｌ４に与える状態とされる。

【００５６】この状態で書込信号が入力されることによ
り、上記第２の実施形態に関連して説明した場合と同様
にして、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の保持データが転送され
ていき、出力ポートＯＵＴから順次取り出される。図５
は、この発明の第４の実施形態に係るデータ並べ換え装
置の構成を示すブロック図である。この図５において、
上述の図１に示された各部と同等の機能を有する部分に
は図１の場合と同じ参照符号を付して示す。この実施形
態の特徴は、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の出力データがセレ
クタ２０に入力されていることである。セレクタ２０
は、たとえばＣＰＵなどを有する図外の制御回路が発生
する切換え信号に基づき、ラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４の出力
データＤ１〜Ｄ４のうちのいずれか１つを選択して出力
する。

【００５７】したがって、処理対象の全てのデータをこ
のデータ並べ換え装置に入力した後に、セレクタ２０に
よって、ラッチ回路Ｌ１の出力データＤ１を選択させれ
ば、処理対象のデータのうちの最大値が求まる。また、
ラッチ回路Ｌ２，Ｌ３およびＬ４のデータＤ２，Ｄ３，
Ｄ４をそれぞれ選択すれば、２番目、３番目および４番
目に大きなデータを得ることができる。

【００５８】もしも、データ保持ブロックの個数がデー
タの個数に等しければ、任意の順序値を得ることができ
る。また、データ保持ブロックの個数が、処理対象のデ
ータの個数Ｎに対して少なくとも（Ｎ＋１）／２個用意
されていれば、セレクタ２０によって、（Ｎ＋１）／２
段目のデータ保持ブロックのラッチ回路の保持データを
選択させることにより、中央値を求めることができる。

【００５９】この発明の４つの実施形態について説明し
たが、この発明は他の形態でも実施することができる。
たとえば、上記の実施形態においては、データ保持ブロ
ックＢ１〜Ｂ４のラッチ回路Ｌ１〜Ｌ４に降順にデータ
が保持される場合について説明したが、データ保持ブロ
ックＢ１〜Ｂ４に昇順にデータを保持させることもでき
る。すなわち、図１において、比較回路Ｃ１〜Ｃ４を、
Ａ入力端子およびＢ入力端子から入力されるデータＡ，
Ｂに対してＡ≦Ｂが成立する場合にフラグ（Ａ≦Ｂ）を
セットするように構成しておき、このフラグに基づき上
記表１および表２と同様の論理に従って切換え回路ＳＥ
Ｌ１〜ＳＥＬ４の切換え制御を行うようにすればよい。
これにより、処理対象の全データをこの装置に入力し終
えた後には、データ保持ブロックＢ１〜Ｂ４のラッチ回
路Ｌ１〜Ｌ４には、最小データ、２番目に小さなデー
タ、３番目に小さなデータ、４番目に小さなデータがそ
れぞれ保持されることになる。この場合にも、処理対象
データの個数が７個であれは、ラッチ回路Ｌ４の出力デ
ータＤ４が中央値となる。

【００６０】また、上記の実施形態においては、４個の
データ保持ブロックで回路を構成した例を説明したが、
少なくとも２個のデータ保持ブロックを備えることによ
り、この発明による基本的なデータ並べ換え処理が可能
である。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範
囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のデータ並べ換え装置を
適用したメディアン演算装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】上記メディアン演算装置の動作の概要を説明す
るための簡略化したブロック図である。

【図３】上記メディアン演算装置の詳細な動作例を説明
するためのタイミングチャートである。

【図４】この発明の第３の実施形態に係るデータ並べ換
え装置の構成を示すブロック図である。

【図５】この発明の第４の実施形態に係るデータ並べ換
え装置の構成を示すブロック図である。

【図６】Ｎ（Ｎは３以上の奇数）個のデータの中央値
（Ｎ＋１）／２を求めるメディアン演算の従来のアルゴ
リズムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４データ保持ブロックＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ラッチ回路Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４比較回路ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３，ＳＥＬ４切換え回
路２０セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順次入力される複数の入力データを値順に
並べ換えるための装置であって、直列に接続された複数のデータ保持ブロックを備え、初段のデータ保持ブロックは、データを保持するための
ラッチ回路と、入力データと上記ラッチ回路に保持され
ている保持データとを大小比較する比較回路と、この比
較回路の比較結果に基づいて、入力データを上記ラッチ
回路に入力する状態と、上記ラッチ回路の保持データの
置き換えを行わない状態とを切り換える切換え回路とを
有するものであり、２段目以降のデータ保持ブロックは、データを保持する
ためのラッチ回路と、入力データと上記ラッチ回路に保
持されている保持データとを大小比較する比較回路と、
この比較回路の比較結果および前段のデータ保持ブロッ
クの比較回路の比較結果に基づいて、入力データを上記
ラッチ回路に入力する状態と、上記前段のデータ保持ブ
ロックのラッチ回路の保持データを上記ラッチ回路に入
力する状態と、上記ラッチ回路の保持データの置き換え
を行わない状態とを切り換える切換え回路とを有するも
のであることを特徴とするデータ並べ換え装置。
【請求項２】上記データ並べ換え装置は、Ｎ（Ｎは３以
上の奇数）個のデータの中央値を演算するためのもので
あり、上記データ保持ブロックは、少なくとも（Ｎ＋１）／２
個設けられており、（Ｎ＋１）／２段目のデータ保持ブロックのラッチ回路
の保持データを上記Ｎ個のデータの中央値として取り出
す中央値取り出し手段をさらに含むことを特徴とする請
求項１記載のデータ並べ換え装置。
【請求項３】上記複数のデータ保持ブロックのうちの任
意のデータ保持ブロックのラッチ回路の保持データを順
序値として取り出す順序値取り出し手段をさらに含むこ
とを特徴とする請求項１記載のデータ並べ換え装置。