SU1355997A1 - Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  построени  блоков пам ти с повьппенным быстродействием дл  систем обработки, распознавани  и генерации изображений. Целью изобретени   вл етс  повьшение быстродействи  запоминающего устройства с много

Description

форматным доступом к данным при записи и счлтывании однородных блоков данных и расширение области его применени  за счет возможности хранени  данных различного формата. Устройство содержит регистр 1 адреса, регистр 2 формата, регистр 3 данных, мультиплексоры 4,5, блок 6 пам ти данных шифратор 7, дешифратор 8, блоки 9-9п

Изобретение относитс  к вычисли- тельной технике и может быть использовано дл  построени  блоков пам ти с повьш1енным быстродействием дл  систем обработки, распознавани  и гене- рации изображений.

Цель изобретени  - повьшюние быстродействи  запоминающего устройства с многоформатным, доступом к данным при записи и считывании одно- родных блоков данных и расширение области его применени  за счет возможности хранени  данных различного фор- мата.

На фиг.1 и 2 представлены струк- турные схемы соответственно запоми-, нающего устройства и блока управлени  доступом к данным; на фиг.З - пример реализации группы схем ИЛИ дл  хранени  двумерных массивов на фиг,4 пример формировани  в запоминающем устройстве требуемого информационного рельефа при хранении двумерных масси

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным содержит регистр 1 адреса, информационный вход которого  вл етс  входом Адрес устройства , регистр 2 формата и регистр 3 данных, управл ющие входы которых соединены вместе и  вл ютс  входом Чтение устройства, а выходы - соответственно выходом Формат и информационным выходом устройства, первый мультиплексор 4, первьй информационный вход которого  вл етс  входом Формат устройства, второй мультиплексор 5 устройства, первый информационный вход которого  вл етс  инфор- мационным входом устройства, блок

управлени  доступом к данным. Устройство , во-первых, может использоватьс  дл  хранени  данных различной размерности , во-вторых, в общем случае в одной  чейке блока 6 пам ти данных могут хранитьс  значени  более чем одного элемента отображени , которые считываютс  и записываютс  одним 16- разр дным словом данных. 4 ил.

6 пам ти данных, шифратор 7, дешифратор 8, блоки 9,..,9„ управлени  . доступом к данным, первые управл ющие входы которых, св занные с первым управл ющим входом блока 6 пам ти данных , подключены к входу Запись устройства, а вторые управл ющие входы , св занные с вторым управл ющим . входом, блока 6 пам ти данных и управл ющими входами первого 4 и второго 5 мультиплексоров, св заны с входом Тип обращени  устройства.

Каждый из блоков 9,,.. 9кг управлени  доступом к данным содержит бдок 10 пам ти, первый элемент И 11, второй элемент И 12, элемент Р1ПИ 13, элемент НЕ 14, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ . ИЛИ 15 и группу 16 элементов -ИЛИ, содержащую например, элементы ИЛИ 17 и 18. Регистр 1 адреса предназначен дл  хранени  адреса  чейки пам ти запоминающего устройства, к которой производитс  обращение с целью записи или считывани  данных. Разр дность каждого из выходов регистра адреса равна единице при хранении одномерных массивов , двум - при хранении двумерных массивов и трем - при хранении трехмерных массив.ов, причем, например, в последнем случае каждый выход регистра адреса можно интерпретировать как набор соответствующих разр дов координат Х,У, Z трехмерного массива данных.

Регистр 2 формата служит дл  хранени  текущего значени , формата записываемых или считанных из запоминающего устройства данных.

Регистр 3 данных предназначен дл  временного хранени  записываемых или считанных данных.

Мультиплексоры 4 и 5 в зависимост от значени  сигнала на входе Тип об ращени  устройства (О - выполн етс  запись данных, 1 - чтение) коммтируют на входы регистра 2 формата и регистра 3 данных соответственно записываемые значени  формата и данны или считанные из запоминающего устройства .

Блок 6 пам ти данных служит дл  хранени  значени  записанных в запоминающее устройство данных.

Шифратор 7 формирует из унитарного кода, поступающего на его вход, значение формата считанных данных.

Дешифратор 8 на основе поступающего на его вход значени  формата формирует унитарньш код, отдельный разр ды которого поступают на информационные входы блоков 10 пам ти в качестве признаков однородности. На- личие в устройстве шифратора и дешифратора позвол ет компактно (несколькими двоичными разр дами) представл ть значени  формата.

Блоки 9, , . . . ,9 управлени  досту- пом к данным предназначены дл  хранени  информации о форматах данных, записанных в запоминающее устройство и соответствующего управлени  адресацией блока 6 пам ти данных. При этом каждый из блоков управлени  реализует один из возможных форматов доступа , причем блок 9 управлени  доступом реализует формат с наименьшим размером-блока данных, а блок 9f, - формат с наибольшим размером блока данных, равным объему всего блока 6 пам ти данных.

Блок 10 пам ти хранит однобитовые признаки однородности дл  всех блоко данных соответствующего формата, при этом однородность блока данных задаетс  логической единицей. В блоке 9 управлени  доступом блок 10 пам ти  вл е.тс  триггером, хран щим признак однородности дл  всего блока 6 пам ти данных.

Элементы И 11 и 12, НЕ 14 и ИЛИ 1 образуют в совокупности одноразр дны коммутатор, который в зависимости от сигнала на входе Тип обращени  коммутирует на выход элемента ИЛИ 13 признак однородности, записываемый в блок 10 пам ти, если производитс 

5

0

5

Q Q

Q

5

запись данных, или считываемый из блока 10 пам ти признак однородности, если производитс  чтение. Кроме того, элемент ИЛИ 13 предназначен дл  образовани  приоритетной цепочки, запрещающей по вление логического нул  на выходах всех элементов ИЛИ 13 бло-i ков 9j управлени  доступом к данным (,...,т-1), если на выходе элемента ИЛИ 13 блока 9ffi управлени  доступом () по вилс  единичный признак однородности. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 15 единичный сигнал формируетс  только в том случае, если на выходе элемента ИЛИ 13 данного блока управлени  доступом единица по вилась на приоритетной цепочке впервые . На соответствующих выходах остальных блоков управлени  доступом будут формироватьс  логические нули. Полученный таким образом унитарный код поступает на вход дешифратора 7. Количество элементов ИЛИ в группе 16 элементов ИЛИ определ етс  разр дностью соответствующего вькода регистра 1 адреса, при этом на первьй вход каждого элемента ИЛИ подключен один из разр дов соответствующего выхода регистра адреса, а на второй - выход элемента ИЛИ. Если с выхода элемента ИЛИ поступает нулевой сигнал , то значени  адресных параметров проход т на выход пам ти группы 16 элементов ИЛИ без изменени , а если поступает единичный сигнал,  вл ющийс  признаком однородности, то значени  всех адресных разр дов устанавливаютс  равными единице. Таким образом, если некоторый блок данных  вл етс  однородным, то соответствующее ему значение данных записываетс  в  чейку с адресом, максимальным дл  данного данных.

На фиг.4 приведен пример 19 фрагмента информационного рельефа, записанного в запоминающее устройство, и соответствующего ему информационного рельефа 20 в блоке 6 пам ти данных (различной штриховкой показаны различные значени  данных) и информационных рельефов 21 и 22 соответственно в блоках 9( и 9 пам ти.

Запоминающее устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии во всех  чей- ка;х блоков 10 пам ти каждого из блоков 9,,-. ..,9„ управлени  доступом записаны нулевые значени . На фиг.1

.и 2 цепи исходной установки в ноль не показ.аны.

Пусть F - значение формата доступа . Тогда в общем случае исходное обнуление блоков 10 пам ти может быть вьтолнено записью некоторого значени  в каждую  чейку запоминающего устройства в формате F 0.

Дл  записи данных в запоминающее устройство на входе Тип обращени  устанавливаетс  уровень логического , нул , переключающий блоки 9 , .. ., 9 управлени  доступом, блок 6 пам ти с .

данных и мультиплексоры 4 и 5 на при- 15 на входе Чтение устройства произойем входной информации. Затем соответствующие значени  занос тс  в регистр

1адреса, регистр 3 данных и регистр

2фopмata. В соответствии со значением формата дешифратор 8 вырабатыва-20 регистр 2 формата. На этом чтение за25

30

ет при единичное значение на одном из выходов, например на выходе m () . С помощью злементов блоков 9i ,. , ., 9 Hi управлени  доступом на адресных входах, соответствуюпщх младшим разр дам адреса, блока 6 пам ти данных устанавливаютс  единичные значени  во всех разр дах адреса и, следовательно, осуществл етс  адресаци  к -той  чейке пам ти, -адрес которой  вл етс  максимальным дл  соот- .ветствующего данному формату блока данных. По сигналу на входе Запись устройства в указанную  чейку..записываетс  значение данных, а в блоке 10 пам ти блока 9 7 управлени  доступом фиксируетс  формат путем занесени  по соответствующему адресу единичного признака однородности. В .остальных блоках управлени  доступом записываютс  логические нули. На этом запись слова данных в запоминающее устройство заканчиваетс .

Дл  чтени  данных из запоминающего устройства на входе Тип обращени  45 устанавливаетс  уровень логической единицы, переключающий блоки 9,,..., 9„ управлени  доступом, блок 6 пам ти данных и мультиплексоры 4 и 5 на чтение данных из устройства. В .регистр 1 адреса заноситс  адрес считываемой  чейки пам ти, в соответствии с которым из блоков 10 пам ти во всех блоках 9,,...,9ц управлени  доступом считываютс  значени  признаков однородности и, если среди них есть хот  бы один единичный признак, при помощи групп 16 злементов ИЛИ в каждом из блоков 9,...,9 управлени 

канчиваётс . Значение формата говорит о том, что считанное из запоминающего устройства значение данных присвоено группе соседних  чеек пам ти , в состав которой входит и адресуема   чейка, причем на размер группы однозначно указывает считанное значение формата. Необходимость считывани  значений, записанных в остальные  чейки группы, при зтом отпадает .

Если во всех случа х обращени  к устройству , то оно работает так же, как и известные запоминаюшде 35 устройства. При F&1 запись и чтение производ тс  однородными блоками данных, дл  чего необходимо каждый раз выполн ть только одно обращение к запоминающему устройс.тву, что позвол ет существенно повысить быстродействие по сравнению с известными устройствами при работе с массивами данных, имеющими однородные фрагменты .

Пусть разр дность каждого из выходов регистра 1 адреса в общем случае составл ет Р. Тогда возможны следующие варианты реализации предлагаемого устройства.

При получим устройство дл  хранени  одномерных массивов данных. Это могут быть, например, массивы, описывающие изменение видеосигнала gg вдоль строки телевизионной .развертки.

При получим устройство дл  хранени  двумерных массивов дан- - ных,например массивов, описывающих двумерные изображени .

40

50

доступом (та - номер наиболее приоритетного из -тех блоков управлени  доступом , из которых были считаны единич- ничные значени ) соответствующим образом корректируетс  значение адреса, поступающее на адресные входы блока 6 пам ти данных. При зтом из блока 6 пам ти данных будет считано значение не изначально адресуемой  чейки, а той, адрес которой  вл етс  максимальным дл  того блока однородных данных, к которому принадлежит начально адресуема   чейка. По сигналудет запись считанного значени  данных в регистр 3 данных, а сформированного блоками 9,... ,9м управлени  доступом и шифратором 7 значени  формата - в

канчиваётс . Значение формата говорит о том, что считанное из запоминающего устройства значение данных присвоено группе соседних  чеек пам ти , в состав которой входит и адресуема   чейка, причем на размер группы однозначно указывает считанное значение формата. Необходимость считывани  значений, записанных в остальные  чейки группы, при зтом отпадает .

Если во всех случа х обращени  к устройству , то оно работает так же, как и известные запоминаюшде устройства. При F&1 запись и чтение производ тс  однородными блоками данных, дл  чего необходимо каждый раз выполн ть только одно обращение к запоминающему устройс.тву, что позвол ет существенно повысить быстродействие по сравнению с известными устройствами при работе с массивами данных, имеющими однородные фрагменты .

Пусть разр дность каждого из выходов регистра 1 адреса в общем случае составл ет Р. Тогда возможны следующие варианты реализации предлагаемого устройства.

При получим устройство дл  хранени  одномерных массивов данных. Это могут быть, например, массивы, описывающие изменение видеосигнала вдоль строки телевизионной .развертки.

При получим устройство дл  ранени  двумерных массивов дан- - ных,например массивов, описывающих вумерные изображени .

При устройство может ранить массивы данных, поэлементно описывающие трехмерные объекты.

Суммарна  емкость блоков 10. пам ти во всех блоках 9(.,...,9 управлени  доступом будет в любом случае небольшой по сравнению с емкостью блока 6 пам ти данных. Даже если бло 6 пам ти данных будет одноразр дным, то при суммарна  емкость блоков 10 пам ти не превысит емкости блока 6 пам ти данных, при - одной трети , а при - одной седьмой части емкости блока 6 пам ти данных. В общем случае разр дность блока 6 пам ти данных существенно больше единицы и составл ет, например,8 разр дов при хранении массивов, качественно опи- сывающих полутеневые изображени , и 24 разр да при хранении цветных изображений - по 8 разр дов на каждый из .основных цветов (красный, зеленьй и синий).

Предлагаемое устройство позвол ет с более высокой скоростью записывать и считывать однородные фрагме.нты мас массивов данных, что при работе, например , с двумерными изображени ми позвол ет повысить суммарное быстродействие запоминающего устройства в среднем в 2-3 раза. При этом в качестве элементной базы, на которой реализован блок 6 пам ти данных, может быть одна больша  интегральна  схема пам ти, при каждом обращении к которой записываетс  или считываетс  только одно слово данных. В общем случае в одной  чейке блока 6 пам ти данньгх могут хранитьс  зна- чени  более чем одного элемента изображени , например 16-ти соседних элементов черно-белого двумерного изображени , которые считываютс  и записываютс  одним 16-разр дным сло- вом данных. Следовательно, предлагаемое устройство имеет более широкую область применени , так как может использоватьс  дл  хранени  данных различной размерности и особенности элементной базы, на которой реализуетс  блок 6 пам ти данных, не налагают существенных ограничений на возможность его эффективного применени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содерк

   -

   3559978

   жащее регистр адреса, регистр формата , регистр данных, первый и второй мультиплексоры и блок пам ти данных, вход управлени  записью которого  в-. л етс  входом Запись устройства, входы управлени  чтением блока пам ти данньгх и управл ющие входы первого и второго мультиплексоров  вл ют1Q с  входом Тип обращени  устройства, информационный вход регистра адреса  вл етс  адресным входом устройства, первый информационный вход первого мультиплексора  вл етс  информацион15 ным входом устройства, второй информационный вход второго мультиплексора подключен к входу блока пам ти данных, выход второго мультиплексора соединен с информационным входом ре20 гистра данных, выход которого соединен с информационным входом блока пам ти данных и  вл етс  информаци- онным выходом устройства, о т. л и- чающеес  тем, что, с целью

   25 повышени  быстродействи  и расшире- - ни  области применени  устройства за счет возможности хранени  данных различного формата, в него введены шиф-. ратор, дешифратор и N блоков управлени  доступом к данным, каждый из которых содержит блок пам ти, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, элемент ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ и группу элементов ИЛИ, причем входы элементов ИЛИ группы блоков управлени  доступом к данным подключены к соответствующим адресным входам блока пам ти данных, первые входы элементов ИЛИ группы . блоков управлени  доступом к данным соединены с выходом соответствующих разр дов регистра адреса, адресные входы блока пам ти i-гб блока управ-. лени  доступом к данным (где ,2, N) подключены к выходам (N-i)-x разр дов регистра адреса, входы управ лени  записью блоков пам ти блоков : управлени  доступом к данным подключены к входу Запись устройства, информационные входы блоков пам ти

   блоков управлени  доступом к данным 50 соединены с первыми входами элементов

   И блоков управлени  доступом к данным и подключены к соответствующим выходам дешифратора, вход которого соединен с выходом регистра формата 55 и  вл етс  выходом Формат устройства , входы управлени  чтением регистра формата и регистра данных объединены и  вл ютс  входом Чтение устройства , информационный вход регист30

   35

   40

   pa формата соединен с выходом первого мультиплексора, первьм информационный вход которого  вл етс  входом Формат устройства, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с вЬгходом шифратора, входы которого подключены к выходам элементов ИСКгаОЧАЮГ1ЕЕ ИЛИ блоков управлени  доступом к данным, ПерВЬЙ и ВТО-

   рой входы элемента ИЛИ каждого блока управлени  доступом к данным подключены к выходам соответствующих элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с входом управлени  чтением блока пам ти, вторым входом второго элемента И и под

   О

   -JQ

   15 ключен к входу Тип обращени  устройства , первьм вход второго элемента И соединен с выходом блока пам ти, выход элемента ИЛИ каждого блока управлени  доступом к данным соединен с вторым входом элементов ИЛИ группы, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ данного блока управлени  доступом к данным подключен к. выходу элемента ИЛИ и соединен с третьим входом элемента ШШ и Btopt.iM входом элемента ИСКЛЮЧАЮиЩЕ ИЛИ предьздущего блока управлени , причем третий вход элемента ИЛИ и второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последнего блока управлени  доступом к данным подключены к входу Тип обращени .

   Фие.2

   фие.З

   20

   21

   О

   ff

   О

   О

   о

   Редактор А. Лежнина

   Составитель В. Фокина

   Техред И,Попович Корректор С. Черни

   Заказ 5795/43 Тираж 588Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   дзиеЛ