SU1336109A1 - Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной те.чнике и может быть использовано дл  построени  блоков пам ти с повышенным быстродействием дл  систем обработки, распознавани  и генерации изображений. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и расширение области примеAdflec ут О К ьно ни , й. ыеЗапись нени  устройства за счет возможности хранени  массивов данных различного формата . Устройство содержит два регистра 1 8 формата, регистр 2 адреса, два регистра 3 и 4 данных, основной блок 6 пам ти , регистр 7 исходных данных, шифратор 9, дешифратор 10, основную схему 11 сравнени , регистр 12 фоновой информации, N блоков 13 управлени  доступом к данным каждый из которых содержит дополнительные схемы 14i -14„ сравнени , элементы ИЛИ 15i -15„, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16| - 16т, дополнительные блоки 17| -17„ пам ти. Устройство позвол ет получить множество форматов обращени  к данным , различаюшихс  не по форме фрагментов данных, а по их размеру. Форма фрагментов данных  вл етс  фиксированной; в обшем случае это пр моугольник, в частном случае квадрат. 2 ил. Формат Ланнь/е & 00 со о QS ЙЯ-/

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  построени  блоков пам ти с повышенным быстродействием дл  систем обработки, распознавани  и генерации изобретений.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  запоминаюш.его устройства с многоформатным доступом к данным при записи и считывании однородных блоков данных и расширение области его применени  путем обеспечени  возможности хранени  массивов данных различного формата.

В отличие от известного предлагаемое устройство позвол ет получить множество форматов обраш.ени  к данным, различающихс  не по форме фрагментов данных, а по их размеру. Форма же фрагментов данных  вл етс  фиксированной: в обш,ем случае это пр моугольник, в частном случае квадрат.

На фиг. 1 представлена структурна  схема запоминаюш,его устройства; на фиг. 2 - пример формировани  информационного рельефа в предлагаемом запо- минаюш,ем устройстве (различные значени  данных показаны различной штриховкой).

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным содержит первый регистр 1 формата, регистр 2 адреса, первый регистр 3 данных, второй регистр 4 данных,мультиплексор 5, основной блок 6 пам ти , регистр 7 исходных данных, второй регистр 8 формата, шифратор 9, дешифратор 10, основную схему 11 сравнени , регистр 12 фоновой информации, блоки 13 - 13л управлени  доступа к данным, содержащие дополнительные схемы 141 -14 сравнени , элементы ИЛИ 15i-15„, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16| -16„, дополнительные блоки 17 -17„ пам ти.

На фиг. 2 приведен пример фрагмента информационного рельефа 18, хран щегос  в запоминающем устройстве, и показано соответствующее ему содержимое блоков пам ти устройства: 19 - основного блока 6 пам ти, 20 - дополнительного блока 17i пам ти, 21 - дополнительного блока 172 пам ти.

Первый регистр 1 формата служит дл  временного хранени  формата записываемых в запоминающее устройство данных. Его входом  вл етс  вход задани  формата устройства,  вл ющийс  вторым входом устройства . Первым входом устройства  вл етс  адресный вход, подключенный к входу регистра 2 адреса, в который заноситс  значение адреса записываемых в пам ть данных. Третьим входом устройства  вл етс  информационный вход, подключенный ко входам первого регистра 3 данных и регистра 7 исходных данных. Первый регистр 3 данных служит дл  временного хранени  записываемых в устройство данных. Регистр 7 исходных данных хранит слово данных, которое соответствует отсутствию

информации в  чейке блока пам ти - така   чейка  вл етс  как бы прозрачной, «невидимой при считывании данных. В качестве исходных данных может быть, например , назначено нулевое слово данных. Первым выходом устройства  вл етс  информационный выход, св занный с выходом второго регистра 4 данных, служащего дл  временного хранени  считанных из устройства данных, которые поступают из

блоков 6, 17| -17„ пам ти через мультиплексор 5.

Вторым выходом устройства  вл етс  выход задани  формата, св занный с выходом второго регистра 8 формата, который

5 служит дл  временного хранени  фор.мата считанных из устройства данных. В  вном виде значени  формата в запоминающем устройстве не хран тс  и при считывании определ ютс  с помощью шифратора 9, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16i -16„,

0 элементов ИЛИ 15i -15„, основной схемы 11 сравнени  и дополнительных схем 14i -14„ сравнени  на основе содержимого основного блока 6 пам ти и дополнительных блоков 17| -17„ пам ти. При этом основной блок 6

с пам ти служит дл  хранени  данных, соответствующих каждой отдельной  чейке пам ти запоминающего устройства. Дополнительный блок 17| пам ти хранит данные, соответствующие блокам соседних  чеек пам ти запоминающего устройства. Допол0 нительные блоки пам ти хран т данные, соответствующие более крупным блокам соседних  чеек пам ти, причем наиболее крупным блокам  чеек соответствует каждое слово данных, хран щеес  в дополнительном блоке 17„ пам ти. Основна 

5 схема 11 сравнени  служит дл  формировани  логической единицы в случае, если содержимое считываемого из основного блока 6 пам ти слова данных не совпадает с кодом прозрачности. Дополнительные схемы 14| -14„ сравнени  выполн ют анало0 гичные функции. Элементы 15i - 15п служат дл  образовани  приоритетной цепочки, запрещающей в случае по влени  на выходе одной из схем сравнени  логической единицы по вление нулей на вторых входах всех последующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16. Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16i -16лСлужат дл  формировани  унитарного кода, соответствующего формату считываемых данных. Этот код, содержащий логическую единицу только в

0 одном разр де или состо щий из одних нулей в случае, если из всех блоков пам ти считан код исходных данных, поступает на шифратор 9, предназначенный дл  формировани  кода формата, соответствующего номеру того входа шифра5 тора 9, на который поступила логическа  единица, причем формируемый код равен нулю в случае, если ни на одном из входов шифратора 9 логическа  единица не

5

поступила. Мультиплексор 5 служит дл  коммутации на вход второго регистра 4 данных выхода того блока пам ти, который соответствует коду, поступившему на управл ющий вход мультиплексора 5 с шифратора 9. В случае, если поступивший код  вл етс  нулевым, коммутируетс  выход регистра 12 фоновой информации, который служит дл  хранени  фонового слова данных, значение которого присваивает всем  чейкам запоминающего устройства,  вл юшим- с  «прозрачными в основном блоке 6 пам ти и всех дополнительных блоках 7 -17„ пам ти.

Дешифратор 10 служит дл  формировани  по сигналу «Запись на входе устройства сигнала записи только в один из блоков пам ти или регистр 12 фоновой информации, что определ етс  форматом записываемых данных.

По сигналу «Чтение на входе устройства производитс  запись считываемых данных во второй регистр 4 данных и формата считываемых данных во второй регистр 8 формата.

Устройство работает следуюшим образом.

В исходном состо нии во все  чейки основного блока б пам ти и дополнительных блоков 17i -17„ пам ти записано значение, содержашеес  в регистре 7 исходных данных. Следовательно, информационный рельеф в запоминающем устройстве  вл етс  полностью однородным, и всем  чейкам присвоено значение, хран щеес  в регистре 12 фоновой информации. Это значение можно изменить, записав в регистр 12 фоновой информации новое слово данных, дл  чего требуемое слово данных записываетс  в первый регистр 3 данных, в первый регистр 1 формата заноситс  нулевой код, затем подаетс  сигнал «Запись, по которому дешифратор 10 вырабатывает сигнал записи нового значени  в регистр 12 фоновой информации. Дл  формировани  в запоминающем устройстве неоднородного информационного рельефа, производитс  запись данных в запоминающее устройство в форматах, отличных от нулевого. При этом, если значение формата равно всегда единице, устройство работает фактически так же, и известные запоминающие устройства , т. е. при каждом обращении к нему считываетс  или записываетс  значение лишь одной  чейки пам ти, причем эти значени  хран тс  в основном блоке 6 пам ти, дополнительные же блоки пам ти при этом не задействованы. Запись данных, однако, можно существенно ускорить , если выделить в массиве данных блоки однородных данных, которые можно записать с помощью одного обращени  к запоминающему устройству в соответствующем формате. Всего устройство допускает форматов обращени , если считать и

нулевой и единичный форматы. Обращение в каждом из форматов предполагает, что запись будет вестись в соответствующий блок пам ти. Если F - значение формата , то при запись производитс  в дополнительный блок 17| пам ти, при + l запись производитс  в дополнительный блок 17„ пам ти. Пр« этом чем больше значение F, тем большему числу  чеек присваиваетс  записываемое

значение слова данных. Дл  записи данных в первый регистр 1 формата записываетс  значение F формата записи, в регистр 2 адреса заноситс  адрес  чейки, в которую производитс  запись, при

5 соответствующее количество младших разр дов адреса при записи учитыватьс  не будет. В первый регистр 3 данных заноситс  записываемое значение слова данных, после чего в устройство поступает сигнал «Запись, по которому в соответствую0 щий блок пам ти заноситс  записываемое значение. При чтении данных из запоминающего устройства в регистр 2 адреса записываетс  адрес считываемых данных, поступающий на адресные входы всех бло5 ков пам ти, на выходах которых формируютс  значени , хран щиес  по соответствующим адресам. Эти значени  с помощью схем 11, 14| -14„ сравнени  сравниваютс  с кодом исходных данных, и по результатам сравнени  элементами ИЛИ 15: -15„

0 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, -16„ и шифратором 9 вырабатываетс  номер того блока пам ти, начина  с основного блока 6 пам ти и конча  дополнительным блоком 17„ пам ти, в котором впервые включаетс  считанное значение, отличное от кода ис5 ходных данных. Сформированный номер поступает на управл ющий вход мультиплексора 5 и на вход второго регистра 8 формата в качестве значени  формата считанных данных. По сигналу «Чтение производитс  запись считанных значений во вто0 рой регистр 4 данных и второй регистр 8 формата, с выодов которых считанные данные и их формат поступают соответственно на информационный выход устройства «Выход задани  формата устройства. Если г считанное значение F формата равно единице , то считано значение лишь одной  чейки пам ти, и если , то считано значение соответствующего однородного блока данных, к которому принадлежит и адресуема   чейка. Предлагаемое устройство позQ вол ет учесть также относительную однородность массива данных, под которой понимаетс  следующее: различные фрагменты массива данных могут иметь некоторое количество  чеек с одинаковыми значени ми данных, но эти  чейки не об зательно

5  вл ютс  соседними. Если же таких  чеек дл  некоторого фрагмента данных большинство , то дл  всего фрагмента соответствующее значение данных можно считать

фоновым и записать его в устройство в формате , где , 3,...,п + 1, а остальные значени  дл  данного фрагмента можно записать в форматах}й ;Р :ш. Указанна  возможность позвол ет формировать требуемый информационный рельеф в запоминающем устройстве с помощью минимального числа обращений. Так, например, на фиг. 2 показано, что дл  формировани  требуемого информационного рельефа в 64-х  чейках запоминаюишго устройства достаточно 14-ти обращений к устройству, четыре из которых выполн ютс  в формате , два в формате , и восемь в формате Р 1.

Возможны, например, следующие вариан- ты реализации предлагаемого запоминающего устройства. Пусть К - разр дность каждого из выходов регистра 2 адреса, L - количество вы.ходов регистра 2 адреса . Тогда запоминающее устройство хранит значение дл   чеек пам ти, где При К 1 запоминающее устройство будет хранить одномерные массивы данных. Такое устройство может использоватьс , например, дл  хранени  значений измен ющегос  во времени видеосигнала. В данном случае 25 суммарный объем дополнительных блоков 17i-17„ пам ти не будет превышать объема основного блока 6 пам ти. Если, например , основной блок 6 пам ти предназначен дл  хранени  значений 512-ти дискретных элементов вдоль телевизионной строки, то количество дополнительных блоков 17i -17„ пам ти должно быть равно 8-ми, причем, емкость первого дополнительного блока 17i пам ти в 2 раза мень- ще емкости основного блока 6 пам ти, а емкость каждого последующего дополнительного блока 17-2-177 пам ти в 2 раза меньще, чем емкость соответствующего предыдущего дополнительного блока пам ти.

При запоминающее устройство бу10 элементов изображени ,  вл ющихс , например фрагментом изображени  размером 4 Х4 элемента) дл  хранени  двумерного массива значени  изображени  размером 512X512 элементов достаточно основного блока пам ти емкостью 128X128 слов данных и 6-ти дополнительных блоков пам ти , е.мкость которых составл ет соответственно 64X64, 32X32, 16X16. 8X8, 4X4, и 2x2 слов данных.

При хранении в предлагаемом запоми20 нающем устройстве изображений реальных объектов степень однородности тем больще, чем больше значение К. Следовательно, эффективное быстродействие устройства зависит в общем случае от К. При предлагаемое устройство по сравнению с известными позвол ет сократить врем  записи и считывани  изображений в среднем в 5 и более раз.

30

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содержащее первый регистр формата, регистр адреса, первый и второй регистры данных, мультиплексор и основной блок пам ти, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, адресные входы - с выходами всех разр дов регистра адреса, информационный вход  вл етс  адресным входом устройства, вход первого регистра формата  вл етс  входом

   дет хранить двумерные массивы данных. 40 задани  формата устройства, вход первого

   регистра данных  вл етс  информационным входом устройства, вход управлени  чтением второго регистра данных  вл етс  входом чтени  устройства, выход второго регистра данных  вл етс  информационным выходом

   Суммарна  емкость дополнительных блоков пам ти при этом не будет превышать одной трети емкости основного блока пам ти и от блока к блоку емкость будет измен тьс  в 4 раза.

   При в запоминающем устройстве устройства, информационный вход второго

   будут хранитьс  трехмерные массивы данных , соответствующие,например, трехмерным цифровым изображени м реальных объектов. В этом случае суммарна  емкость дополнительных блоков пам ти не буд,ет превышать одной седьмой части емкости основного блока пам ти и от блока к блоку емкость будет измен тьс  в 8 раз.

   Как основной, так и дополнительные блоки пам ти могут быть реализованы на различной элементной базе. Особенности примен емой элементной базы определ ют размер слова данных, которое считываетс  или записываетс  при каждом обращении

   50

   55

   регистра данных соединен с выходом мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу основного блока пам ти, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  области применени  устройства путем обеспечени  возможности хранени  массивов данных различного формата, в него введены регистр исходных данных, второй регистр формата, шифратор, дешифратор , основную схему сравнени , регистр фоновой информации и N блоков управлени  доступа к данным, каждый из которых содержит дополнительную схему

   к запоминающему устройству. В общем случае слово данных может содержать значени  более чем одного элемента изображени , например, 2-х, 4-х, 8-ми или 16-ти

   соседних элементов изображени . Так, например , при и возможности одновременного обращени  к 16-ти соседним элементам изображени  (т. е. фактически одна  чейка пам ти запоминающего устройства хранит значени  16-ти соседних

   элементов изображени ,  вл ющихс , например фрагментом изображени  размером 4 Х4 элемента) дл  хранени  двумерного массива значени  изображени  размером 512X512 элементов достаточно основного блока пам ти емкостью 128X128 слов данных и 6-ти дополнительных блоков пам ти , е.мкость которых составл ет соответственно 64X64, 32X32, 16X16. 8X8, 4X4, и 2x2 слов данных.

   При хранении в предлагаемом запоминающем устройстве изображений реальных объектов степень однородности тем больще, чем больше значение К. Следовательно, эффективное быстродействие устройства зависит в общем случае от К. При предлагаемое устройство по сравнению с известными позвол ет сократить врем  записи и считывани  изображений в среднем в 5 и более раз.

   Формула изобретени 

   Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содержащее первый регистр формата, регистр адреса, первый и второй регистры данных, мультиплексор и основной блок пам ти, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, адресные входы - с выходами всех разр дов регистра адреса, информационный вход  вл етс  адресным входом устройства, вход первого регистра формата  вл етс  входом

   задани  формата устройства, вход первого

   0

   5

   регистра данных соединен с выходом мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу основного блока пам ти, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  области применени  устройства путем обеспечени  возможности хранени  массивов данных различного формата, в него введены регистр исходных данных, второй регистр формата, шифратор, дешифратор , основную схему сравнени , регистр фоновой информации и N блоков управлени  доступа к данным, каждый из которых содержит дополнительную схему

   сравнени , элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и дополнительный блок пам ти , информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, который соединен с информационным входом регистра фоновой информации, вход управлени  записью которого соединен с последним выходом дешифратора, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра формата, а управл ющий вход

   мационным входом второго регистра формата , управл ющий вход которого подключен к входу «Чтение устройства, а выход  в- л  етс  выходом задани  формата устройства , выход основной схемы сравнени  соединен с первым входом шифратора и с первыми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого блока управлени  доступа к данным, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с соот вл етс  входом «Запись устройства, пер- О ветствующими входами шифратора, начина 

   вый выход дешифратора соединен с входомс второго, вторые входы элементов ИСКЛЮуправлени  записью основного блока пам ти,ЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами

   а все последующие выходы, кроме пос-соответствующих элементов ИЛИ и с первыледнего , - с входами управлени  записьюми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮдополнительных блоков пам ти, адресныеч с ЩЕЕ ИЛИ последующего блока управлевходы которых соединены с выходами N-iни  доступа к данным, вторые входы

   разр дов регистра адреса (, 2,...,N),элементов ИЛИ соединены с выходами совыходы дополнительных блоков пам ти сое-ответствующих дополнительных схем сравнединены с первыми входами соответствующихни , вторые входы которых соединены с выдополнительных схем сравнени  и с N-iходом регистра исходных данных и с вторым

   информационными входами мультиплексора,20 входом основной схемы сравнени , первый

   N-й -информационный вход которого соеди-вход которой соединен с выходом основнен с выходом регистра фоновой информа-ного блока пам ти, вход регистра исходции , управл ющий вход мультиплексора соединен с выходом щифратора и с инфор /У

   уш. т

   мационным входом второго регистра формата , управл ющий вход которого подключен к входу «Чтение устройства, а выход  в- л  етс  выходом задани  формата устройства , выход основной схемы сравнени  соединен с первым входом шифратора и с первыми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого блока управлени  доступа к данным, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с соответствующими входами шифратора, начина 

   ных данных соединен с информационным входом устройства.

   /;

   :

   оО). / / , / / / ,

   000 001 010 Oil 100 101 110 1ltX

   W 5ЛО

   Фиг. 2

   Составитель В. Фокина

   Редактор А. Козориз.Техред И. ВересКорректор А. Обручар

   Заказ 3809/49Тираж 589Подписное

   ВНИИПИ Государственного:комитета СССР по делам изобретений и открытий

   1 №035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5 Производственно -полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4