RU1805499C - Ассоциативное запоминающее устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности, к запоминающим устройствам, и может быть использовано в специализированных системах хранени  и цифровой обработки изображений, в ассоциативных параллельных процессорах при решении информационно-логических задач, задач поиска и сортировки данных, в уст 2 ройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства за счет обеспечени  возможности осуществлени  как простого , так и конъюнктивного параллельного маскирующего ассоциативного поиска по строкам, по столбцам и одновременно по строкам и столбцам ассоциативного накопител  по любым аргументам из матрицы аргументов поиска. Ассоциативное запоминающее устройство содержит матричный накопитель 1, в состав которого вход т элементы пам ти с восемью входами и двум  выходами. Устройство также содержит матрицу аргументов поиска, в состав которой вход т элементы пам ти с шестью входами и восемью выходами каждый. В состав устройства вход т два регистра маскировани  данных и два регистра фиксации реакции. 3 ил. ел

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к запоминающим устройствам, и может быть использовано в специализированных системах цифровой обработки изображений, в ассоциативных параллельных процессорах, при решении информационно-логических задач, задач поиска и сортировки данных, в устройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройств за счет осуществлени  как простого, так и конъюнктивного параллельного маскируемого ассоциативного поиска по строкам, по столбцам и одновременно построкам и столбцам ассоциативного , накопител  по любым аргументам из матрицы аргументов поиска.

На фиг. 1 представлена схема ассоциативного запоминающего устройства; на фиг. 2 - схема элемента пам ти ассоциативного накопител ; на фиг. 3 - схема элемента пам ти матрицы аргументов поиска.

Устройство (фиг. 1) содержит ассоциативный накопитель 1, в состав которого вход т элементы пам ти накопител  2 со входами с первого 3 по восьмой 10 и с первым 11 и вторым 12 выходами 10. Устройство также содержит матрицу аргументов поиска 13, в состав которой вход т элементы пам ти матрицы 14 со входами с первого 15 по шестой 20 и с выходами с первого 21 по восьмой 28. В состав устройства вход т первый 29 и второй 30 регистры маскировани  данных и первый 31 и второй 32 регистры фиксации реакций.

ч

Информационные входы 33 первого 29 регистра маскировани  данных служат первой группой информационных входов устройства , а выходы подключены к первым 3 входам элементов пам ти 2 накопител  1 и к первым 15 входам соответствующих им элементов пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска соответствующих строк,

Информационные входы 34 второго 30 регистра маскировани  данных служат второй группой информационных входов устройства , а первый (пр мой выход регистра) и второй (инверсный выход регистра) выходы каждой группы выходов подключены соответственно ко вторым 4 и третьим 5 входам элементов пам ти 2 накопител  1 и ко вторым 16 и третьим 17 входам, соответствующих этим элементам пам ти 2, накопител  1, элементов пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска соответствующих строк.

Выходы с первого 21 по четвертый 24 каждого элемента 14 матрицы 13 аргументов поиска подключены ко входам с п того 7 по восьмой 10 соответствующего ему элемента пам ти 2 накопител  1.

Как п тые 25, так и шестые 26 выходы элементов пам ти 14 соответствующих столбцов матрицы 13 аргументов поиска соединены между собой.

Как седьмые 27, так и восьмые 28 выходы элементов пам ти 14 соответствующих Строк матрицы 13 аргументов поиска соединены между србой.

Первые выходы 11 элементов пам ти 2 соответствующих строк накопител  1 соединены между собой и подключены к соответствующим входам первого регистра 31 фиксации реакций, выходы которого служат первой 35 группой информационных выходов устройства.

Вторые выходы 12 элементов пам ти 2 соответствующих столбцов накопител  1 соединены между собой и подключены к соответствующим входам второго регистра 32 фиксации реакций, выходы которого служат второй 36 группой информационных выходов устройства,

На устройство подаютс  следующие управл ющие сигналы:

37 - сигнал записи в ассоциативный накопитель 1 (подаетс  на четвертые 6 входы всех элементов пам ть. 2 накопител  1);

38 - сигнал записи в матрицу 13 аргументов поиска (подаетс  на четвертые 18 входы всех элементов пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска);

39 - сигнал инициализации ассоциативного поиска; (подаетс  на п тые 19 входы всех элементов пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска и на входы записи первого 31 и второго 32 регистров фиксации реакций);

40 - сигнал инициализации одновременного параллельного сравнени  содержимого элементов пам ти 2 накопител  1 и соответствующих им элементов пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска с маскированием производных строк и столбцов (подаетс  на шестые 20 входы всех элементов

пам ти 14 матрицы 13 аргументов поиска и на входы записи первого 31 и второго 32 регистров фиксации реакций);

41 - сигнал записи в первый 29 регистр маскировани ;

5 42 - сигнал сброса в О первого 29 регистра маскировани ;

43 - сигнал записи во второй 30 регистр маскировани ;

44 - сигнал сброса в О второго 30 ре0 гистра маскировани .

На фиг. 2 приведен пример реализации элемента пам ти 2 накопител  1, состо щего из триггера 45 и элементов И-НЕ с первого 46 по шестой 51. На фиг. 2 также

5 представлены не показанные на фиг. 1 ограничительные 52 и 53 элементы в виде резисторов .

На фиг. 3 показан пример реализации элемента пам ти 14 матрицы аргументов

0 поиска 13, состо щего из триггера 54 и элементов И-НЕ с первого 55 по двенадцатый 66. На фиг. 3 также представлены не показанные на фиг. 1 ограничительные 67-70 элементы, выполненные в виде резисторов.

5 Устройство может работать в следующих режимах: запись информации по заданному адресу (группа адресов) в ассоциативный накопитель; запись информации по заданному адресу (группе адресов)

0 в матрицу аргументов поиска; считывание по заданному адресу как строки, так и столбца ассоциативного накопител ; считывание . информации по заданному адресу как строки , так и столбца матрицы аргументов по5 иска; конъюнктивное считывание как строк, так и столбцов ассоциативного накопител ; конъюнктивное считывание как строк, так и столбцов матрицы аргументов поиска; одновременное параллельное сравнение содер0 жимого элемента пам ти ассоциативного .накопител  и соответствующих им элементов пам ти матрицы аргументов поиска с маскированием произвольных строк и столбцов; параллельный ассоциативный маски5 руемый поиск ключевого аргумента из матрицы аргументов поиска по строкам, по столбцам и одновременно по строкам и столбцам ассоциативного накопител  по критерию равно, конъюнктивный парал- 1 лельный ассоциативный маскируемый поиск ключевых аргументов из матрицы аргументов поиска по строкам, по столбцам и одновременно по строкам и столбцам ассоциативного накопител  по критерию равно .

В режиме записи по заданному адрес в ассоциативный накопитель 1 на информационные входы 33 первого регистра 29 маскировани  данных подаетс  дешифрированный адрес строки, который фиксируетс  в этом регистре по сигналу записи 41. Затем или одновременно с этой операцией по сигналу записи 43 во втором 30 регистре маскировани  фиксируетс  записываемое с входов 34 слово. И по сигналу записи 37 оно заноситс  по указанному адресу в ассоциативный накопитель 1. Так как в первый 29 регистр маскировани  записываетс  уже дешифрованный адрес, то возможна мультизапись (запись одинаковой информации по группе выделенных адресов).

Режим записи по заданному адресу в матрицу 13 аргументов поиска аналогичен вышеописанному, однако вместо сигнала записи 37 на устройство подаетс  сигнал записи 38.

При считывании строки из ассоциативного накопител  1 по заданному адресу в матрице 13 аргументов поиска по этому же адресу строки должны быть записаны единицы . Единицы также занос тс  во все разр ды второго 30 регистра маскировани  и в тот разр д первого 29 регистра маскировани , который указывает на адрес считываемой из ассоциативного накопител  1 строки. И при подаче сигнала 40 производитс  сравнение содержимого элемента пам ти 2 выделенной строки ассоциативного накопител  1 и содержимого элементов пам ти 14 соответствующей ей строки матрицы 13 аргументов поиска. При этом на выходах 21 и 23 элемента пам ти 14 установитс  единичный потенциал, который подаетс  на входы 7 и 9 соответствующего элемента пам ти 2. Если в триггере 45 элемента пам ти 2 хранитс  единица, то его выходы 11 и 12 сохран т потенциал логической единицы и в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций занесете единица по заднему фронту сигнала 40. Если же в триггере 45 записан логический то выходы элементов И 49 и 51, а следовательно, и первый 11 и второй 12 выходы этого элемента пам ти 2 обнул т- с  и в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций занесетс  ноль по заднему фронту сигнала 40.

Режим конъюнктивного считывани  строк ассоциативного накопител  1 аналогичен вышерассмотренному за исключением того, что до подачи сигнала 40 единицы должны быть записаны в те разр ды первого 29 регистра маскировани , которые соответствуют адресам считываемых из 5 ассоциативного накопител  1 строк.

И При конъюнктивном считывании, если хот  бы в одном разр де соответствующей линейки разр дов считываемых строк хранитс  ноль, то при подаче сигнала 40 второй

0 12 выход этого элемента пам ти 2, а следовательно , и вс  линейка этого разр да обнул етс . И таким образом в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций запишетс  конъюнкци  содержимого

5 соответствующего разр да считываемых строк.. ,

В режиме считывани  столбца из ассо- . циативного накопител  1 в соответствующий ему столбец матрицы 13 аргументов

0 поиска должны быть записаны единицы. Единицы также занос тс  во все разр ды первого 29 регистра маскировани  и в тот разр д второго 30 регистра маскировани , который указывает на адрес считываемого

5 из ассоциативного накопител  1 столбца. При подаче сигнала 40 считываемый стол- с- бец фиксируетс  в первом 31 регистре фиксации реакций по заднему фронту этого сигнала и выдачей считанного столбца на

0 первую 35 группу информационных выходов устройства.

Режим конъюнктивного считывани  столбцов ассоциативного накопител  1 аналогичен вышерассмотренному за исключе5 нием того, что до подачи сигнала 40 единицы должны быть записаны в те разр ды второго 30 регистра маскировани , которые соответствуют адресам считываемых из ассоциативного накопител  1 столбцов.

0 При считывании строки из матрицы аргументов поиска по заданному адресу в ассоциативный накопитель 1 по этому же адресу должны быть записаны единицы. Единицы также занос тс  во все разр ды

5 второго 30 регистра маскировани  и в тот разр д первого 29 регистра маскировани , который указывает на адрес считываемой из матрицы 13 аргументов поиска строки. При подаче сигнала 40 производитс  сравнение

0 содержимого элементов пам ти 2 выделенной строки ассоциативного накопител  1 и содержимого элементов пам ти 14 соответствующей ей строки матрицы 13 аргументов поиска. При этом если в триггере 54 элемен5 та пам ти 14 хранитс  логическа  единица, то на его выходах 21 и 23 установитс  единичный потенциал. Если хранитс  логический О, то единичный потенциал установитс  на выходах 22 и 24, В первом случае выходы 11 и 12 соответствующего элемента пам ти 2

сохран т потенциал логической единицы и в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций занесетс  единица по заднему фронту сигнала 40. Во втором случае выходы элементов И 48 и 50, а следовательно , и первый 11 и второй 12 выходы этого элемента пам ти 2 обнул тс , и в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций занесетс  ноль по заднему фронту сигнала 40.

Режим конъюнктивного считывани  строк матрицы 13 аргументов поиска аналогичен вышерассмотренному, за исключением того, что до подачи сигнала 40 единицы должны быть записаны в те разр ды первого 29 регистра маскировани , которые соот- ветствуют адресам считываемых из матрицы 13 аргументов поиска строк. И при конъюнктивном считывании, если хот  бы в одном разр де соответствующей линейки разр дов считываемых строк хранитс  ноль, то при подаче сигнала 40 второй 12 выход этого элемента пам ти 2, а следовательно, и вс  линейка этого разр да обнул етс . Таким образом, в соответствующий разр д второго 32 регистра фиксации реакций запишетс  конъюнкци  содержимого соответствующего разр да считываемых строк.

В режиме считывани  столбца из матрицы 13.аргументов поиска в соответствующий ему столбец ассоциативного накопител  1 должны быть записаны единицы . Единицы также занос тс  во все разр ды первого регистра маскировани  и в тот разр д второго 30 регистра.маскировани , который указывает на адрес считываемого из матрицы 13 аргументов поиска столбца. И при подаче сигнала 40 считываемый столбец фиксируетс  в первом 31 регистре фиксации реакций по заднему фронту этого сигнала с выдачей считанного столбца на первую 35 группу информационных выходов устройства..

Режим конъюнктивного считывани  столбцов матрицы 13 аргументов поиска аналогичен рассмотренному, за исключением того, что до подачи сигнала 40 единицы должны быть записаны в те разр ды второго 30 регистра маскировани , которые соответствуют адресам считываемых из матрицы 13 аргументов поиска столбцов.

В режиме одновременного параллельного сравнени  содержимого элементов пам ти ассоциативного накопител  и соответствующих им элементов пам ти матрицы аргументов поиска подаетс  сигнал 40. При этом, если содержимое соответствующей пары элементов пам ти ассоциативного накопител  и матрицы аргументов поиска совпало, то не произойдет обнулени  первого 11 и второго 12 выходов рассматриваемого элемента пам ти 2 ассоциативного накопител . Если же хот  бы в одной паре элементов произойдет несовпадение, то обнул етс  первый 1.1 и второй 12 выходы элемента пам ти 2 из этой пары, и нулевой потенциал будет подан на соответствующую строчную и столбцовую линии, соедин ющие соответствующие выходы

0 элементов пам ти 2 строк и столбцов. Нули, зафиксированные в этом режиме по заднему фронту сигнала 40 в соответствующих разр дах первого 31 и второго 32 регистров фиксации реакций, указывают на факт и ме5 сто несовпадени .

В режиме параллельного ассоциативного маскирующего поиска ключевого аргумента из матрицы аргументов поиска по строкам ассоциативного накопител  в пер0 вом 29 регистре маскировани  единица должна быть записана в тот разр д, который соответствует дешифрированному адресу строки-аргумента из матрицы аргументов поиска, по которому будет проводитьс  ас5 социативный поиск. Маскирование определенных разр дов этой строки-аргумента поиска осуществл етс  записью нулей в соответствующие разр ды второго 30 регистра маскировани . И при подаче сигнала 39

0 на выходах 25, 26, а также 27, 28 элементов пам ти 14 строки-аргумента из матрицы аргументов поиска формируетс  одна из следующих комбинаций сигналов: 10 - поиск единиц; 01 - поиск нулей; 11 - маскиро5 вание поиска по этому разр ду. Из фиг. 1 видно, что выходы 25 и 26 элементов пам ти 14 соответствующих столбцов матрицы 13 аргументов поиска соединены между собой, поэтому на выходах 21, 22 всех элементов

0 пам ти соответствующего столбца установитс  единый признак сравнени : 10-сравнение с единицей; 01 - сравнение с нулем; 00 - маскирование сравнени .

Если при сравнении содержимого эле5 ментов пам ти 14 строки-аргумента поиска и элементов пам ти 2 какой-либо строки ассоциативного накопител  произошло несовпадение содержимого хот  бы в одной паре этих элементов, то на выходе 11 соот0 ветствующего элемента пам ти 2 установитс  потенциал логического нул , который обнулит шину, соедин ющую выходы 11 элементов 2 пам ти этой строки, и на соответствующий вход первого 31 регистра фик5 сации реакций будет подан ноль, говор щий о несовпадении строки-аргумента поиска и строки ассоциативного накопител .

При полном совпадении строки-аргумента поиска и строки ассоциативного на- копител  на соответствующий вход первого

31 регистра фиксации реакций поступает единица. Результат ассоциативного поиска по строкам фиксируетс  в регистр 31 по заднему фронту сигнала 39.

В режиме конъюнктивного параллельного ассоциативного маскируемого поиска по строкам ассоциативного накопител  в формировании строки-аргумента поиска участвуют несколько строк матрицы аргументов поиска.

Строка-аргумент поиска образуетс  в результате выполнени  операций конъюнкции над соответствующими битами строк матрицы аргументов поиска, выделенных единицами в соответствующих разр дах первого 29 регистра маскировани . В том случае, если в выделенных строках в соответствующей разр дной линейке, хот  бы в одной  чейке пам ти 14 записан ноль, то на выходах 21, 22 всех элементов пам ти 2 этого столбца установитс  единый признак сравнени  с нулем - 01.

В режиме параллельного ассоциативного маскируемого поиска ключевого аргумента из матрицы аргументов поиска по столбцам ассоциативного накопител  во втором 30 регистре маскировани  единица должна быть записана в тот разр д, который соответствует дешифрированному адресу столбца-аргумента из матрицы аргументов поиска, по которому будет проводитьс  ассоциативный поиск. Маскирование определенных разр дов этого столбца-аргумента поиска осуществл етс  записью нулей в соответствующие разр ды первого 29 регистра маскировани . И при подаче сигнала 39 на выходах 27, 28 (а также 25, 26) элементов пам ти 14 строки-аргумента из матрицы аргументов поиска формируетс  одна из следующих комбинаций сигналов: 10 - поиск единиц; 01 - поиск нулей; 11 - маскирование поиска по этой линейке. Из фиг. 1 видно, что выходы 27 и 28 элементов пам ти 14 соответствующих строк матрицы 13 соединены между собой, поэтому на выходах 23, 24 всех элементов пам ти 14 соответствующей строки установитс  единый признак сравнени : 10 - сравнение с единицей; 0.1

- сравнение с нулем; 00 - маскирование сравнени ,

Если при сравнении содержимого элементов пам ти 14 столбца-аргумента поиска и элементов пам ти 2 какого-либо столбца ассоциативного накопител  произошло несовпадение содержимого хот  бы в одной паре этих элементов, то на выходе 12 соответствующего элемента пам ти 2 установитс  потенциал логического нул , ко- торыйобнулит шину, соедин ющую выходы 12 элементов пам ти 2 этого столбца, и на

соответствующий вход второго 32 регистра фиксации реакций будет подан ноль, ГОРО- р щий о несовпадении столбца-аргумента поиска и столбца ассоциативного накопите- 5 л .

При полном совпадении столбца-аргумента поиска и столбца ассоциативного накопител  на соответствующий вход второго 32 регистра фиксаций реакций поступает

0 единица. Результат ассоциативного поиска по столбцам фиксируетс  в регистре 32 по заднему фронту сигнала 39.

В режиме конъюнктивного параллельного ассоциативного маскируемого поиска

5 по столбцам ассоциативного накопител  в формировании столбца-аргумента поиска участвуют несколько столбцов матрицы аргументов поиска. Столбец-аргумент поиска образуетс  в результате выполнени  опера0 ции конъюнкции над соответствующими битами столбцов матрицы аргументов поиска, выделенных единицами в соответствующих разр дах второго 30 регистра маскировани . В том случае, если в выделенных стол5 бцах в соответствующей строчной линейке, хот  бы в одной  чейке пам ти 14 записан ноль, то на выходах 23, 24 всех элементов пам ти 2 этой строки установитс  единый признак сравнени  с нулем - 01.

0 Режимы ассоциативного поиска (как простого, так и конъюнктивного) по строкам и столбцам могут быть совмещены.

Таким образом, достигаетс  расширение области применени  устройства за счет

5 обеспечени  возможности осуществлени  как простого, так и конъюнктивного параллельного маскируемого ассоциативного поиска по строкам, по столбцам и одновременно по стокам и столбцам по любым аргументам из

0 матрицы аргументов поиска. В предлагаемом устройстве обеспечиваетс  оптимизаци  управлени  процедурой ассоциативного поиска, что ведет к-увеличению производительности систем обработки информации.

5 Все блоки предлагаемого устройства могут быть реализованы на элементах логики , например, на микросхемах серии К155,

Claims (1)

1. Формула изобретени  0 Ассоциативное запоминающее устройство , содержащее матричный накопитель, первый и второй регистры маскировани  данных, первый и второй регистры фиксации реакций, управл ющие входы которых 5  вл ютс  управл ющими входами первой группы устройства, информационными выходами первой и второй групп которого  вл ютс  соответственно выходы первого и второго регистров фиксации реакций, причем первые выходы элементов пам ти соответствующих строк матричного накопител  объединены и подключены к соответствующим входам первого регистра фиксации реакций , а вторые выходы элементов пам ти соответствующих столбцов.матричного накопител  объединены и подключены к соответствующим входам второго регистра фиксации реакций, первые входы элементов пам ти соответствующих строк матричного накопител  объединены и подключены к соответствующим выходам первого регистра маскировани  данных, а вторые и третьи входы элементов пам ти соответствующих столбцов матричного накопител  объединены и подключены соответственно к первым и вторым выходам соответствующей группе выходов второго регистра маскировани  данных, четвертый вход элемента пам ти матричного накопител   вл етс  входом записи в накопитель устройства , информационными входами второй группы которого  вл ютс  информационные входы второго регистра/маскировани  данных, управл ющие входы которого  вл ютс  управл ющими входами второй группы устройства, информационными входами первой группы которого  вл ютс  информационные входы первого регистра маскировани  данных, управл ющие входы которого  вл ютс  управл ющими входами третьей группы устройства, о тличающеес  тем. что, с целью расширени  области применени  устройства за счет осуществлени  конъюнктивного параллельного маскируемого поиска в накопителе по аргументам поиска, введена матрица элементов пам ти аргументов поиска, причем первые входы элементов пам ти соответствующих строк матрицы аргументов поиска объединены и подключены к соответствующим

   выходам первого регистра маскировани  данных, вторые и третьи входы элементов пам ти соответствующих столбцов матрицы аргументов поиска объединены и подключены соответственно к первым и вторым выходам соответствующей группы выходов второго регистра маскировани  данных, четвертый, п тый и шестой входы элемента пам ти матрицы аргументов поиска  вл ютс  управл ющими входами четвертой

   группы устройства, выходы с первого по четвертый каждого элемента пам ти матрицы аргументов поиска подключены к входам с п того по восьмой соответствующего элемента пам ти матричного накопител , п тые выходы элементов пам ти соответствующих столбцов матрицы аргументов поиска объединены , шестые выходы также объединены, седьмые выходы элементов пам ти соответствующих строк матрицы аргументов поиска объединены и восьмые выходы тоже объединены.