RU1784967C - Устройство дл сортировки данных - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации. Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства. Устройство содержит блок управлени , первый коммутатор, дешифратор , блок пам ти, регистр, блок шифратора, счетчик, группу сумматоров по модулю два, второй коммутатор, триггер, входы задани  режима сортировки, приема, выдачи и очибтки , первый и второй тактирующие входы, входы младших и старших разр дов данных , выход сопровождени  данных, информационные выходы первой и второй групп, выход конца работы. В устройство вводитс  неупор доченный список. Там он запоминаетс  по значени м данных, вход щих в список . Затем производитс  побайтный опрос пам ти и выдача данных, отмеченных признаком нахождени  в списке. Блок шифратора осуществл в приоритетный .опрос разр дов выбранного байта по возрастанию или убыванию. Поставленна  цель достигаетс  введением группы сумматоров по модулю 2. второго коммутатора, триггера и новых св зей что позвол ет в процессе выдачи упор доченного списка сохран ть в пам ти признаки нахождени  в списке или стирать их, создава  тем самым возможность многократной выдачи отсортированного списка и повыша  таким образом быстродействие устройства в режиме выдачи при повторной выдаче списка. 6 ил (Л С

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации.

Известно устройство, содержащее блоки управлени  и пам ти, счетчик, элементы 2И. В режиме ввода данные списка  вл ютс  адресом, по которому в пам ть заноситс  признак нахождени  в списке. В режиме вывода при последовательном считывании из пам ти элементы 2И передают на выход устройства те состо ни  счетчика, которые соответствуют считанному признаку нахождени  в списке Быстродействие устройства ограничиваетс  необходимостью опроса в

режиме выдачи всех  чеек пам ти независимо от количества и значени  данных, составл ющих список 1.

Ближайшим к за вл емому,  вл етс  устройство , содержащее блоки управлени , пам ти и шифратора, элементы И-НЕ. коммутатор , дешифратор, группу функциональных преобразователей и регистр Неупор доченный список запоминаетс  по адресам, соответствующим значени м данных , вход щих в список. Признаки нахождени  в списке группируютс  побайтно. В режиме вывода производитс  побайтный опрос пам ти, при этом блок шифратора

осуществл ет приоритетный опрос разр дов выбранного байта по возрастанию либо по убыванию. При выдаче данных соответствующий им признак нахождени  в списке из блока пам ти стираетс , в результате чего дл  повторной выдачи списка необходимо произВДдТггь повторную операцию ввода неупо  ЦоЧеннбТо списка, что снижает быстродействие устройства 2.

Цель изобретени  j повышение быстродействи  устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  сортировки данных, содержащее блок управлени , коммутатор, дешифратор , блок пам ти, регистр, блок шифратора и счетчик, выходы разр дов которого - информационные выходы первой группы устройства и соединены с адресными входами блока пам ти, информационные входы - с выходами первой группы коммутатора, синхровход - с первым выходом блока управлени , вход управлени  - с входом задани  режима сортировки устройства , первым входом первой группы входов коммутатора и с первым входом управлени  блока шифратора, а вход записи - со вторым выходом блока управлени , третий выход которого подключен ко входу записи блока пам ти, четвертый - выход сопровождени  данных устройства, п тый соединен с синхровходом регистра, первый и второй тактовые входы - соответствующие входы устройства, вход управлени  коммутации , подключен к выходу конца работы блока шифратора, вход приема - соответствующий вход устройства, вход разрешени  коммутации - вход выдачи устройства и подключен ко второму входу управлени  блока шифратора и входу управлени  коммутатора , второй вход первой группы которого соединен с информационным выходом блока шифратора и  вл етс  информационным входом второй группы устройства, первый и второй входы второй группы - соответственно входы мпадших и старших разр дов данных устройства, а выходы второй группы соединены со входом дешифратора , введены группа сумматоров по модул ю 2, второй коммутатор и триггер, выход которого - выход конца работы устройства , вход установки соединен с выходом переноса счетчика, а вход сброса - со входом с.броса регистра и шестым выходом блока управлени , вход Очистка которого - соответствующий вход управлени  устройства , а седьмой выход соединен со входом управлени  второго коммутатора, выход которого подключен к информационному входу регистра, вход первой группы - к выходу блока пам ти, а второй группы - к

информационному входу блока пам ти и выходам сумматоров, первые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора, а вторые входы - к выходу

регистра к Информационному входу блока шифратора.

Новыми существенными признаками за вл емого устройства  вл ютс  введенные группы сумматоров по модулю два, вто0 рого коммутатора, триггера, четвертого управл ющего входа и св зей, отражающих новую организацию взаимодействи  между элементами устройства.

Нова  совокупность элементов позво5 л ет в процессе выдачи упор доченного списка либо сохран ть в пам ти признаки нахождени  в списке, либо стирать их, что создает возможность многократной выдачи отсортированного списка, что позвол ет в

0 режиме выдачи при повторной выдаче списка повысить быстродействие устройства как минимум вдвое.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональ5 нал схема блока управлени ; на фиг. 3 - схема блока шифратора; на фиг. 4-6- представлены временные диаграммы работы устройства: на фиг. 4 - в режиме ввода, фиг, 5 - в режиме вывода, фиг. 6 - в режиме

0 очистки пам ти.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 уп- равлени , первый коммутатор 2, дешифратор 3, блок 4 пам ти, регистр 5, блок 6 шифратора, счетчик 7, группу сумматоров 8

5 по модулю два. второй коммутатор 9, триггер 10, входы задани  сортировки 11, приема 12, выдачи 13 и очистки 14, первый 15 и второй 16 тактирующие входы, входы младших 17 и старших 18 разр дов данных,

0 выход 19 сопровождени  данных, информационные выходы первой 20 и второй 21 групп, выход 22 конца работы.

Первый 1.1 и второй 1.2 выходы блока 1 управлени  подключены соответственно ко

5 входам синхронизации и установки счетчика 7, третий 1.3 выход соединен со входом записи блока 4 пам ти, четвертый 1,4 - с выходом 19 сопровождени  данных устройства , п тый 1.5 - с синхровходом регистра

0 5, шестой 1.11 - со входом сброса регистра 5 и триггера 10, седьмой 1.13 - со входом управлени  второго коммутатора 9, первый 1.6 и второй 1.7 тактирующие подключены соответственно к первому 15 и второму 16

5 актирующим входам устройства, вход 1.8 управлени  коммутации соединен с выходом конца работы блока 6 шифратора, вход приема 1.9-со входом 12 приема устройства , вхбд выдачи 1.10 - с входом 13 выдачи устройства, входом управлени  первого

коммутатора 2 и вторым входом управлени  блока 6 шифратора, вход очистки 1.12 - с входом 14 Очистка устройства.

Первый вход первой группы информационных входов первого коммутатора 2 подключен к входу 11 задани  режима сортировки устройства, входу управлени  счетом счетчика 7 и первому входу управлени  блока б шифратора, второй вход- к информационному выходу блока 6 шифратора и информационному выходу 21 второй группы устройства, первый и второй входы второй группы подключены соответственно ко входам младших 17 и старших 18 разр дов данных устройства, первый выход соединен с информационным входом счетчика 7, а второй - со входом дешифратора 3, выходы которого подключены к первым входам соответствующих сумматоров 8 по модулю Два, выходы которых соединены со вторым информационным входом второго коммутатора 9 и с информационным входом блока 4 пам ти, адресный вход которого подключен к информационному выходу счетчика 7 и информационному выходу 20 первой группы устройства, а выход - к первому информационному входу коммутатора

9,выход которого соединен с информационным входом регистра 5, вход которого подключен ко вторым входам соответствующих сумматоров 8 и к информационному входу блока 6 шифратора В ыход переноса счетчика 7 подключен ко входу установки триггера

10,выход которого соединен с выходом 22 конца работы устройства

Блок 1 управлени  содержит (фиг. 2) коммутатор 23, триггер 24, элемент задержки 25 и элементы ИЛИ 26, 27. И 28 и И-ИЛИ 29, 3Q, 31. По выходу 1 1 блока 1 управлени  поступает сигнал синхронизации счетчика 7, по выходу 1.2 -сигнал записи в счетчик, записи в блок 4 пам ти, по выходу 1 4 идентификатор СТРОБ поступает на выход 19 устройства, по выходу 1 5 - сигнал записи в регистр 5, по выходу 1.11- сброс регистра 5 итриггера 10, по выходу 1 13 -управление коммутатора 9. По входу 1 8 поступает сигнал конца работы блока 6 шифратора

Блок 6 шифратора содержит (фиг. 3) коммутатор 32, приоритетный шифратор 33 и группу сумматоров 34 по модулю два. Входы первой группы информационных входов коммутатора 32 объединены с первого по последний со входами второй группы его информационных входов соответственно, с последнего по первый, и  вл ютс  информационным входом блока Первые входы сумматоров 34 по модулю два объединены и подключены ко входу управлени  коммутатора 32, который  вл етс  первым входом

управлени  блока. Вход управлени  шифратора 33  вл етс  вторым входом управленич блока, выход запроса шифратора 33 - выход конца работы блока, а выходы сумматоров 5 34, которые выполн ют функцию управл емых интервалов, - информационные выходы блока.

На фиг. 4 обозначены а - синхросигналы Т1 на входе 15 устройства: б - синхроим0 пульсыТ2 на входе 16 устройства; в-сигнал ПРИЕМ на входе 12; г - состо ние счетчика 7; д - младшие разр ды поступающих данных на входе 17; е - состо ние регистра 5; ж - состо ние выхода блока 4/пам ти.

5 На фиг. 5 обозначены а, б - сигналы соответственно Т1 и Т2; в - сигнал ВЫД на входе 13 устройства; г - сигнал установки счетчика 7 на выходе 1.2 блока 1; д - выход конца работы блока б шифратора; е - состо0  ние счетчика 7; ж - выход блока 4 пам ти- з - состо ние регистра 5; и - информационный вход блока 6; к - сигнал СТРОБ на выходе 19; л - синхросигналы счетчика 7 на выходе 1 1; м - выход переноса счетчика 7

5 н - сигнал конца работы на выходе 22.

На фиг. 6 обозначены а, б - сигналы Т1 и Т2, в - сигнал ВЫД на входе 13; г-сигнал ОЧИСТКА на входе 14; д - сигнал установки на выходе 1.2; е - выход конца работы блока

0 б; ж - состо ние счетчика 7; з - выход блока 4; и - состо ние регистра 5; к - информационный выход блока 6.

Реализованный вариант за вл емого устройства предназначен дл  упор дочива5 ни  списка данных числом до 128. Блок 1 управлени  выполнен на микросхемах серии К555, коммутаторы 2,9 - на К555КП11, дешифратор 3 - на К555ИД7. блок 4 пам ти представл ет собой матрицу 8x16, реализо0 ванную на основе микросхем, многоразр дных , статической пам ти К531РУ8, регистр 5 выполнен на К555ТМ8, счетчик 7 - на К564ИЕ11, группа сумматоров 8 - на К555ЛП5, приоритетный шифратор 33 блока

5 6 - на основе К555ИВ1.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом ввода списка блок 4 пам ти обнулен. Управл ющие сигналы на

0 входах 11-14 - в состо нии О, На входы 15, 16 поступают сигналы Т1, Т2. Соответственно в О установлен выход конца работы блоо 6 шифратора, а в блоке 1 управлени  в О установлен триггер 24, элемент ИЛИ 26 генериру5 ет сигнал сброса регистра 5 и триггера 10, выдача же прочих управл ющих сигналов блокируетс . Управл ющие и информационные сигналы на входах устройства устанавливаютс  в промежутках между поступлением сигналов Т2 Т1 (фиг. 4 а 6}

Режим ввода списка задаетс  установкой в 1 сигнала ПРИЕМ (фиг. 4в). По информационным входам начинают поступать данные - по входу 17 - младшие, по входу 18 - старшие разр ды. Коммутатор 2 подключает вход 17 ко входу дешифратора 3, вход 18 - к информационному входу счетчика 7. Сигнал сброса на выходе 1.1 снимаетс . По уровню 1 на выходе элемента ИЛИ 27 блока 1 коммутатор 9 подключает выход блока 4 к информационному входу регистра 5.

ПоТ1 (фиг. 4а) элемент И-ИЛИ 29 формирует сигнал установки счетчика 7 в состо ние , соответствующее значению старших разр дов поступающих данных (фиг. 4г). По адресу, заданному состо нием счетчика, выбираетс  бло к 4 пам ти. Дешифратор 3 устанавливает на том входе группы сумматоров 8 по модулю два, который соответствует коду на входе 17, уровень 1. Например, при коде 000 на входе 17 на выходе дешифратора устанавливаетс  код 00000001. По Т1 элементы задержки 25 и И-ИЛИ 31 за врем , необходимое дл  выборки пам ти, формируют сигнал записи в регистр 5 состо ни  выхода блока 4 (фиг. 4е). В сумматорах 8 складываетс  по ИЛИ код на выходах дешифратора 3 и регистра 5. ПоТ2 (фиг. 46) элемент И-ИЛИ 30формирует сигнал записи состо ни  на выходах сумматоров 8 в блок 4 (фиг. 4ж). С поступлением новых данных блок 4 выбираетс  по новому адресу и в него заноситс  новый код. При этом, если блок 4 выбираетс  по уже поступавшему адресу, новый признак нахождени  в списке складываетс  по ИЛИ с уже имеющимис . Например, при поступлении кодов данных 0000000, 0000001 в блок 4 при записи второго кода заноситс  код 00000011, По окончании вбода сигнала ПРИЕМ сбрасываетс  и дальнейша  запись в блок 4 вновь блокируетс .

Так, в  чейки блока 4 пам ти занос тс  признаки нахождени  в списке в разр ды, соответствующие младшим разр дам кодов данных, байтов, соответствующих старшим разр дам данных.

Вывод упор доченного списка задаетс  установкой сигнала ВЫД (фиг. 5в). При этом если упор дочивание ведетс  по возрастанию , сигнал УБ - в состо нии О, если по убыванию- в состо нии 1, Если выдача не сопровождаетс  обнулением пам ти, сигнал ОЧИСТКА - в состо нии О.

По установке ВЫД коммутатор 2 подключает ко входу дешифратора 3 информационный блока 6 шифратора, к информационному входу счетчика 7 - вход 11. Поскольку до установки ВЫД регистр 5

был обнулен, выход запроса блока 6 устанавливаетс  в 1 (фиг. 5, д). По совпадению уровней 1 сигнала ВЫД и инверсного выхода триггера 24 в блоке 1 элемент И-ИЛИ

29 формирует сигнал установки счетчика 7 (фиг. 5, г). При сортировке по возрастанию счетчик 7 устанавливаетс  в нулевое состо ние и начинает работать в режиме пр мого счета (фиг. 5, е), при сортировке по убыва0 нию счетчик устанавливаетс  в единичное значение и работает в режиме инверсного счета. По отрицательному фронту Т2 (фиг. 5, б)триггер 24 устанавливаетс  , и сигнал установки счетчика снимаетс  с выхода 1.2,

5 а элемент И 28 перестает блокировать прохождение сигнала СТРОБ.

По состо нию счетчика из блока 4 пам ти выбираетс  байт признаков нахождени  в списке, например по адресу 0000 код

0 10000011 (фиг. 5, ж).

Поскольку при этом выход конца работы блока 6 - в состо нии 1, элемент ИЛИ 27 передает 1 на управл ющий вход коммутатора 9, который подключает выход блока

5 4 пам ти к информационному входу регистра 5 и по Т2 в регистр заноситс  выбранный байт признаков (фиг, 5, з), при наличии в котором хот  бы одной 1 сигнал конца блока б сбрасываетс , и коммутатор

0 9 подключает к регистру 5 выходы сумматоров 8.

В зависимости от направлени  сортировки блок 6 формирует код, соответствующий занесенному в регистр 5 байту

5 признаков (фиг. 5, и) и no T1 (фиг. 5. а) коммутатор 23 и элемент И 28 формируют сигнал СТРОБ (фиг. 5, к), сопровождающий коды на выходах 20, 21.

В блоке 6 при сортировке по возраста0 нию коммутатор 32 подключает к первому из информационных входов приоритетного шифратора 33 выход младшего разр да регистра 5, к последнему - выход старшего разр да, присваива  тем самым младшему

5 разр ду регистра 5 наивысший приоритет, а сумматоры 34 по модулю 2 передают сформированный шифратором 33 код на информационный выход блока без изменений. Например, при коде 10000011 на выходе

0 регистра 5 блок 6 формирует код 000. При сортировке по убыванию коммутатор 32 присваивает наивысший приоритет старшему из разр дов регистра 5. з сумматоры 34 инвертируют сформированный шифрэ5 тором 33 код. в результате чего при коде 10000011 в регистр 5 блок 6 формирует код 111.

Дешифратор 3 на том из своих выходов, который соответствует коду на выходе 21, устанавливает 1. Сумматоры 8 складывают состо ни  выходов дешифратора 3 и регистра 5. При совпадении 1 на обоих входах соответствующего сумматора 8 он на своем выходе устанавливает О. В результате код, например, 10000011 на выходе регистра 5 преобразуетс  на выходах сумматоров 8 в код 10000010, по Т2 заноситс  в регистр, по нему блок 6 формирует код младших разр дов новых данных и по очередному Т1 с выходов 20, 21 поступают новые данные.

Процесс выдачи продолжаетс  до обнулени  регистра 5, в результате чего блок 6 выдает сигнал конца, по которому коммутатор 23 блокирует выдачу сигнала СТРОБ и по И формирует сигнал модификации счетчика (фиг, 5, л). По новому состо нию счетчика из блока 4 выбираетс  новый байт признаков, который заноситс  в регистр 5, поскольку по состо нию 1 выхода запроса блока б коммутатор 9 подключает к информационному входу регистра 5 выход блока 4. Если в нововыбранном байте содержатс  признаки нахождени  в списке, блок 6 сбрасывает сигнал конца и продолжаетс  процесс сортировки, если нет, счетчик ёновь модифицируетс  и в регистр 5 заноситс  следующий байт. При установке счетчика 7 в последнее из возможных состо ний счетчик 7 выдает сигнал переноса (фиг. 5, м) и после выдачи последующих данных он сбрасываетс . По сбросу сигнала переноса взводитс  триггер 10 (фиг. 5, н) и на выход 22 выдаетс  сигнал КВ. По нему сигнал ВЫД сбрасываетс  и с выхода 1.11 начинает поступать сигнал сброса Так осуществл етс  выдача отсортированного списка с сохранением в пам ти признаков нахождени  в списке .

При необходимости обнулени  пам ти сигнал ВЫД (фиг 6, в) сопровождаетс  сигналом ОЧИСТКА (фиг б, г). По нему коммутатор 9 подключает к информационному входу регистра 5 выход блока 4, а элемент И-ИЛИ 30 разрешает прохождение сигналов Т1 на вход записи блока 4 с задержкой, необходимой дл  выборки пам ти. Выдача отсортированного списка производитс  аналогично предыдущему режиму, однако дополн етс  поступлением в блок 4 сигналов записи, в результате чего с каждой выдачей данных (фиг. б. к) в блоке 4 обнул етс  очередной признак (фиг. 6, з). При обнулении регистра 5 (фиг. 6. и) блок выдает сигнал запроса (фиг. 6, е), что блокирует запись в пам ть до модификации счетчика (фиг. 6. ж) и записи в регистр новых признаков. Работа в режиме очистки производитс  перед введением в устройство нового списка и после включени  питани ,

когда  чейки блока 4 пам ти устанавливаютс  произвольно.

Таким образом осуществл етс  запоминание поступающего в устройство неупорп5 доченного списка данных и выдачи нормализованного списка данных в пор дке его убывани  или возрастани , сопровождаема  либо сохранением в пам ти устройства признаков нахождени  дан0 ных в списке, либо их обнулением. Така  возможность позвол ет существенно повысить быстродействие усгройства при многократной выдаче нормализованного списка. В устройстве-прототипе выдача норма5 лизованного списка сопро вождаетс  обнулением признаков нахождени  в списке, в результате чего дл  повторной выдачи списка необходимо производить повторный ввод неупор доченного списка. В залв0 л емом же устройстве осуществлена возможность неоднократной выдачи нормализованного списка, что, сравнительно с прототипом, увеличивает его быстродействие соответственно количеству таких выдач.

5 При допущении равенства во времени процессов ввода и выдачи и хот  бы двукратной выдаче списка и образуетс  минимальный выигрыш в быстродействии вдвое.

Claims (1)

1. 0 Формула изобретени 

   Устройство дл  сортировки данных, содержащее блок управлени , первый коммутатор , дешифратор, блок пам ти, регистр, блок шифратора и счетчик, выходы разр дов

   5 которого  вл ютс  информационными выходами первой группы устройства и соединены с адресными входами блока пам ти, информационные входы счетчика подключены к выходам первой группы первого

   0 коммутатора, синхровход счетчика соединен с первым выходом блока управлени , вход управлени  счетом - с входом задани  режима сортировки устройства, с первым входом первой группы информационных

   5 входов первого коммутатора и с первым управл ющим входом блока шифратора, а вход записи - с вторым выходом блока управлени , третий выход которого подключен к входу записи блока пам ти, четвертый

   0 выход блока управлени   вл етс  выходом сопровождени  данных устройства, а п тый выход подключен к синхровходу регистра, первый и второй тактовые входы блока управлени   вл ютс  первым и вторым так5 товыми входами устройства, вход управлени  коммутации блока управлени  подключен к выходу конца работы блока шифратора, вход приема блока управлени   вл етс  входом приема информации уст- ройства. вход разрешени  коммутации входом выдачи устройства и подключен к второму управл ющему входу блока шифратора и управл ющему входу первого коммутатора информационные входы первой группы которого, кроме первого, соединены с информационными выходами блока шифратора и  вл ютс  информационными выходами второй группы устройства, информационные входы первой и второй подгрупп первого коммутатора второй группы  вл ютс  соответственно входами младших и старших разр дов данных устройства , а выходы второй группы первого коммутатора соединены с соответствующими входами дешифратора, отличающе- е с   тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены группа сумматоров по модулю два, второй коммутатор и триггер, выход которого  вл етс  выходом конца работы устройства вход установки в

   единичное состо ние подключен к выходу переноса счетчика, а вход сброса соединен с входом сброса регистра и шестым выходом блока управлени , вход Очистка которого  вл етс  входом Очистка устройства, а седьмой выход соединен с управл ющим входом второго коммутатора, выходы которого подключены к информационным входам регистра, информационные входы первой группы - к выходам блока пам ти, информационные входы второй группы соединены с соответствующими информационными входами блока пам ти и выходами соответствующих сумматоров по модулю два группы, первые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора, а вторые входы - к соответствующим выходам регистра и соответствующим информационным входам блока шифратора.

   Шг.1

   Шиг.2

   ear

   IB

   05

   «er CO

   r«o «э

   ev t 5

   U t C м ( Q,

   )

   Tt

   тг

   выл

   OV

   L

   Ј ст us по

   CD

   ..:|00л

   ШтП

   0...00 I У.. UfOl1 пп Q...OQ

   77т LJSLTW

   ш

   m

   ШтП По/Г

   ш

   Фиг,$

   m