SU1462420A1 - Ассоциативное оперативное запоминающее устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к устройствам хранени  информации, и мо- 1жет быть использовано при создании высокопроизводительных информационных систем. Цель изобретени  - увеличение информационной емкости и по- вьшение быстродействи  устройства. Устройство содержит первый 1 и второй 20 блоки пам ти, блок 6 сравнени , коммутатор 7 адреса счетчик 8 адреса, блок 9 управлени  поиском, шифратор 26 и блок управлени . Блок 1 пам ти содержит регистр 2 записи - опроса, адресный накопитель 3 и выходной регистр 4. Блок 9 содержит - коммутаторы 10, 12 и 17, индексный регистр 11, группу элементов НЕ 13, группы элементов И 14 и 19, сумматор 16, группу элементов ИЛИ 18. Блок 20 пам ти содержит ассоциативный накопитель 21, регистры 22 и 22 признака , регистры 23 и 24 маски, регистр 25 результата поиска. В устройстве поиск информации в неупор доченном массиве сводитс  к поиску в упор доченном за счет использовани  ассоциативного каталога массива. 2 ил. (О (О

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в ча стности к устч ройствам хранени  информации, и может быть использовано при создании высо- копроизводительных информационных систем.

Цель изобретени  - увеличение информационной емкости и повышение быстродействи  устройства.

На фиг. 1 изображена;структурна  схема ассоциативного оперативного запоминающего устройства; на фиг. 2 - структурна  схема блока управлени , .

Устройство (см. фиг. 1) содержит первый блок 1 пам ти, состо щий из регистра 2 записи-опроса, адресного накопител  3 и выходного регистра 4, имеющего выход 5. Устройство также содержит блок 6 сравнени , коммутатор 7 адреса, счетчик 8 адреса, блок 9 управлени  поиском, в состав которого вход т коммутатор 10, индексный регистр 11, коммутатор 12, группа элементов НЕ 13, группа элементов И 14, элемент ИЛИ-НЕ 15, сумматор 16, коммутатор 17, группа элементов ИЛИ

4

«35

ю

j ю

IS, группа элементов И 9. Устройсто также содержит второй блок 20 па ти , в состав которого вход т ассоциативный накопитель 21 , основной 22,. и дополнительный 22 регистры призака , дополнительный 23 и основной 24 егистры маски, регистр 25 результата поиска. -Устройство также содержит ифратор 26 и блок 27 управлени . а фиг. 1 обозначены выходы 28 - 50 блока 27 управлени  (и соответствуюие управл ющие входы блоков устройства ) , входы 5 - 62 блока 27 управени  (и соответствующие им выходы блоков устройства).

Блок 27 управлени  (см, фиг. 2) содержит счетчик 63 команд, блок 64 посто нной пам ти .микропрограммы,, регистр 65 микрокоманд, мультиплексор 66 условий, элемент Е 67 и эле- епт ИЛИ 68.

Устройство работает следующим образом .

Принцип, положенный в основу изобретени ,, состоит в том, что поиск информации в неупор доченном массиве сводитс  к поиску в упор доченном за счет,использовани  ассоциативного каталога массива, который позвол ет поддерживать упор доченность при записи нового слова без физического переупор дочивани  слов информационного массива. При этом информаци  в форме п-разр днь х слов хранитс  в  чейках накопител  3 з виде неупор доченного массива. В га младших разр дах одноименных  чеек накопител  21 записаны пор дковые номера данных слов, которые однозначно определ ют место данного слова в массиве в пор дке возрастани . В (т+1)-м разр де накопител  21 хранитс  метка исключени , в (in+2)-M разр де - метка зан тости , а в (т+3)-м разр де записана метка большего, .

При записи слова оно подаетс  на информационные входы устройства, а на входы 51 и 52 блока 27 код 01 режима записи. Под действием единичного сигнала на входе 53 блок 27 управлени  формирует последовательность управл ющих сигналов. На первом этапе производитс  проверка состо ни  счетчика 8 адреса, указывающего на адрес последней зан той  чейки накопител  3j следовательно 5 на количество хранимых слов з устройстве Если счетчик 8 адреса переполней, то

единич- и 50. .

0

5

0

блоком 27 управлени  выдаютс  ные сигналы на его выходах 49 В противном случае происходит сравнение входного слова со словом, имеющим наивысший пор дковый номер в массиве .

Под действием единичного сигнала на выходе 30 блока 27 управлени  входное слово зафиксируетс  в регистре 2 записи-опроса. Содержимое счетчика 8 адреса через коммутатор 12 записываетс  в регистр 22 . Все разр ды регистра 24 маски устанавливаютс  в нулевое состо ние . В регистр 23 маски записываетс  код 111, т.е. маскируютс  метка большего, метка зан тости,и метка исключени . Производитс  считывание слова из накопи- гел  3 по пор дковому номеру.

Если при сравнении считанного слова с входным словом произошло совпадение , то необходимо проверить, не, было ли данное слово исключено из

5 массива, т.е. находитс  ли метка исключени  соответствующей  чейки накопител  21 Б нулевом состо нии. Если данное слово не бьшо исключено, . на вход 60 блока 27 управлени  посту0 пает единичный сигнал из накопител  21 . На выходы 48 и 50 устройства выдаютс  единичные сигналы, и процесс записи заканчиваетс .

Если на вход 60 блока 27 управлени  поступает нулевой сигнал, это означает , что данное слово необходимо восстановить установкой метки исключени  соответствующей  чейки в нулевое состо ние. При этом соответствующими сигналами на выходе 37 блок 27 устанавливает все разр ды регистра 24 маски в единичное состо ние, а подачей кода соответств тощей операции с выхода 32 в накопителе 21 производитс  запись по признаку в немаскированный разр д. Процесс записи заканчи- - ваетс  выдачей единичного сигнала на выходе 50 устройства.

Если единичный сигнал на выходе блока 6 сравнени  показывает, что входное слово больше считанного, то его необходимо поместить последним в массиве. Единичным сигналом с выхода 47 блока 27 управлени  содержимое счетчика 8 адреса увеличиваетс  на единицу. Содержимое счетчика 8 адреса через коммутатор 12 записываетс  в регистр 22. Производитс  процесс записи нового слова.

0

5

0

5

Содержимое счетчика 8 адреса записываетс  в первую свободную  чейку накопител  21, Соответствующими сиг- налами с выхода 37 блок 27 управлени  устанавливает все разр ды регистра 24 маски в единичное состо ние. На дополнительные регистры 22 признака и 23 маски принимаютс  коды 000 и 101 соответственно. В накопителе 21 производитс  поиск по признаку. Блок 27 управлени  устанавливает все разр ды регистра 24 маски в нулевое состо ние, В дополнительный регистр 22 записыб аетс  код 010. Производитс  запись по признаку в выбранную  чейку накопител  21. Содержимое счетчика 8 адреса через коммутатор 7 адреса передаетс  на адресные входы накопител  3, в котором происходит запись слова, зафиксированного в регистре 2 записи-опроса, по данному адресу. Блоком 27 управлени  формируетс  единичный сигнал на выходе 50 устройства, и процесс записи заканчиваетс .

Если входное слово меньше, чем считанное из накопител  3, то входное слово сравниваетс  со словом массива , обладающим первым пор дковым номером. Если считанное из накопител  3 слово совпадает с входным словом , то процесс записи заканчиваетс  проверкой состо ни  метки исключени  совпадающей  чейки накопител  21, как это было указано.

Если входное слово меньше считанного , то его следует вставить на первое место в массиве, а к пор дковым номерам всех слов массива прибавить единицу. Дл  этого метки большего всех зан тых  чеек накопител  21 устанавливаютс  в единичное .состо ние . Соответствующими сигналами на выходе 37 блок 27 управлени  устанавливает все разр ды регистра 24 аски в единичное состо ние, в доолнительные регистры 22 признака и 23 маски записьшаютс  коды 110 и 10 соответственно. Производитс  поиск по признаку в немаскированных разр дах накопител  21. В дополнительный регистр 23 маски записываетс  код 011. Происходит мультизапись в выбранные  чейки накопител  21. рибавление единицы к содержимь сех  чеек накопител  21, метка большего которых установлена в едиичное состо ние, происходит следую0

5

0

5

щим образом. Все разр ды регистра 24 маски и индексного регистра I1 устанавливаютс  соответственно в единичное и нулевое состо ни . Производитс  сдвиг на один разр д влево содержимых регистра 24 маски и индексного регистра 11 с заполнением освобождающихс  разр дов соответственно нулем и единицей. В результате индекс i (где , т), устанавливаетс  в единичное состо ние; Если в тех  чейках накопител  21, в которых метка большего установлена в единичное состо ние, i-й разр д кода пор дкового номера содержит ноль, то i-й разр д данной  чейки устанавливаетс  в единичное состо ние, а метка большего - в нулевое состо ние, в результате чего данна   чейка исключаетс  из дальнейшего просмотра. Если код пор дкового номера в i-м разр де содержит единицу, то в данный разр д записываетс  нуль и данна   чейка участвует в дальнейшем просмотре. При этом в дополнительные регистры 22 признака и 23 маски записываютс  коды 110 и 001, i-й разр д регистра 22 признака устанавливаетс  в нуль и через коммутатор 12 обратно записываетс  в группу элементов ИЛИ 18 соответственно, В накопителе 21 производитс  поиск по признаку. В до- по лнительный регистр 22 признака за- g писываетс  код 010. В i-й разр д регистра 22, признака записываетс  единица , а информаци  через коммутатор 12 обратно записываетс  в регистр 22 признака. Производитс  мультизапись во все выбранные  чейки накопител  21. В дополнительный регистр 22 записываетс  код 110, В накопителе 21 происходит поиск по признаку, i-й разр д регистра 22 .устанавливаетс  в 5 нуль. Производитс  мультизапись во все выбранные  чейки накопител  21, После проверки щ-го разр да индексного регистра 11, если тот находитс  в нулевом состо нии, выполн етс  сдвиг содержимых индексного регистра 11 и регистра 24 маски влево на один разр д с заполнением освобождающихс  разр дов соответственно нулем и единицей .

Если т-й разр д индексного регистра 11 содержит единицу, то содержимое счетчика 8 адреса увеличиваетс  на единицу. Информаци  с выхода 44 блока 27 через коммутатор 12 записывает0

0

0

5

с  в регистр 22 признака. Указанньсм методо.м производитс  процесс записи нового слова.

Если входное слово больше, чем слово,, обладающее первым пор дкоЕ1Ым номером в массиве, дл  определени  пор дд ового номера нового слова необ ходт-ю проводить дихотомический поиск . При зтом из массива выбираетс  средний элементр, который сравниваетс с входным словом В зависиг ости от результата сравнени  в дальнейшем просмотре участвует перва  или втора половина рассмотренной части массива Процесс длитс  до тех пор, пока не произойдет совпадение входного слова со считанным из накопител  3 или оно не сравниваетс  с двум  соседними элементами массива. Дихотомический поиск в устройстве реализуетс  еле- дуюгдиг 1 образом.

Содержимое счетчика 8 адреса передаетс  в индексный регистр 11 и через ког-.шутатор б на входы старшего слагаемого сумматора 16, а на входы кладшего слагаемого через коммутатор 17 с выхода 44 блока 27 поступает нулева  информаци . В сумматоре 16 выполн етс  суммирование слагае™ мых. Сумма делитс  на два путем подключени  i-TO разр да выхода сумматора 16 к (i-l)-My разр ду первые: входов коммутаторов 12р 17 и 10, Половина суммы через ко а утатор 12 передаетс  в регистр 22|| „ Производитс  считывание слова из накопител  3 по пор дковому номеру, как это было указано . Если произошло совпадение, процесс записи заканчиваетс  проверкой состо ни  метки исключени  соответствующей  чейки накопител  21 указанной процедурой.

Если входное слово меньше считанного из накопител  3, половина суммы с выхода сз мматора 16 через коммутатор 10 поступает, на вход старшего Слагаемого сумматора 16, при этом блоком 27 управлени  формируетс , соответствующий сигнал на вьЕходе 34. В противном случае полусумма передаетс  через коммутатор 17 на вход младшего слагаемого сумматора 16. В индексном регистре .11 производитс  сдвиг содержимого вправо-на один разр д с заполнением освобождающегос  разр да нулем. Если индексньй регистр 11 во всех разр дах содержит нулк, процесс дихотомического поиска

заканчиваетс . В противном случае он продолжаетс  выполнением суммировани  слагаемых.

Если в последнем такте дихотомического поиска входное слово оказываетс  больше считанного из накопител  3, то записываемому слову выдел етс  пор дковый номер на один

О больше, чем пор дковый номер последнего считанного слова, К содержимому сумматора 16 прибавл етс  число два, таким образом, сумма после делени  на два дает правильный пор д5 ковый номер.

После определени  пор дкового номера записываемого слова, чтобы его вставить в массив, необходимо ко всем последуюш,им пор дковым номерам

0 прибавить единицу.

, При поиске слова искомое слово передаетс  на информационные входы устройства, а на входы 51 и 52 - код 10 режима поиска. Под действием еди5  ичного сигнала на входе 53 блок 27 управлени  формирует последовательность управл юпдах сигналов. На первом этапе производитс  сравнение входного слова со словом, имеющим

0 наивысший пор дковый номер в массиве, как это бьто описано. Если произошло совпадение, то производитс  проверка метки исключени  соответствующей  чейки накопител  21. Единичными сиг5 налами на выходах 40 и 41 блока 27 управлени  в дополнительные регистры 22 признака опроса и 23 маски записываютс  коды 010 и 100 соответственно ,, В накопителе 21 производитс 

0 поиск по признаку. Если с выхода накопител  21 на вход 60 блока 27 управлени  поступает единичный сигнал, то данное слово из г-гассива не исключено . Код искомого слова поступает

5 на информационные выходы устройства, блок 27 управлени  выдает единичные сигналы на выходы 48 и 50 блока 27, и процесс поиска заканчиваетс .

Если на выходе накопител  21 фор0 мируетс  нулевой сигнал, то слово из массива исключено и процесс поиска заканчиваетс  безуспешно выдачей блоком 27 зшравлени  единичного сигнала на выход 50 устройства.

5 Если входное слово больше, чем считанное из накопител  3, то процесс поиска заканчиваетс  безуспешно выдачей блоком 27 управлени  единичного сигнала на выход 50 устройства.

Если входное слово меньше, чем считанное из накопител  3, то производитс  дихотомический поиск по указанному методу. Если в ходе дихотомического поиска произопшо совпадение между входным и считанным из накопител  3, то происходит проверка метки исключени  соответствующей  чейки накопител  21, на чем процесс поиска заканчиваетс .

Если дихотомический поиск законче и совпадение соответствующих слов не произошло,ото процесс поиска закан- чиваетс  безуспешно выдачей блоком 27 управлени  единичного сигнала на выход 50 устройства.

Исключение слова из массива реализуетс  аналогично поиску слова г

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ассоциативное оперативное запоминающее устройство, содержащее первый блок пам ти, блок управлени , счетчик адреса И коммутатор адреса, причем информационные входы и выходы первого блока пам ти  вл ютс  соответственно информационными входами и выходами устройства, адресный вход первого блока пам ти подключен к выходу коммутатора адреса, информационные входы первой группы которого .соединены с выходами разр дов счет- чика адреса, с первого по четвертый выходы блока управлени  подк:рочены соответственно к входу задани  режима и разрешени  выдачи, первого блока пам ти, управл ющему входу комму- татора адреса и счетному входу счетчика адреса, вход задани  режима и вход запуска блока управлени   вл ютс  одноименными входами устройства, отличающеес  тем, что,, с целью увеличени  информационной емкости и повышени  быстродействи  устройства, в него введены йторой

   блок пам ти, шифратор, блок сравнени  и блок управлени  поиском, при- .чем информационные выходы второго, блока пам ти подключены к входам ширатора , выходы которого соединены с входами второй группы коммутатора адреса, выход результата поиска второго блока пам ти подключен к входу Наличие совпадени  блока управлени , входы первой и второй групп блока сравнени  подклю чены соответственно к выходам первого блока пам ти и информационным входам устройства , выходы Равно, Больше и Меньше блока сравнени  соединены соответственно с одноименными входами блока управлени , первый выход блока управлени  поиском соединен с первым признаковым входом второго блока пам ти, -с второго по п тый выходы блока управлени  поиском под- к.пючены соответственно к установочным входам с первого по четверт ьш блока управлени ,выход переполнени  счетчика адреса подключен к одноименному входу блока пам ти, выходы разр дов счетчика адреса подключены к признаковым входам первой группы блока управлени  поиском, признаковые входы второй группы которого соединены с признаковыми выходами второго блока пам ти, стробирующий вход и установочные входы с первого по п тый блока управлени  поиском подключены соответственно к выходам с п того по дес тый блока управлени , второй признаковый вход, вход маски, вход задани  режима и установочные входы с первого по п тый второго блока пам ти соединены соответственно с выходами с одиннадцатого по восемнадцатый блока управлени , с дев тнадцатого по двадцать первый выходы блока управлени   вл ютс  соответственно выходами Окончание записи , Переполнение и Окончание поиска устройства.

   9i 5i %г./ 61

   Редактор 0.Спесивых

   Составитель В Рудаков Техред М., Ходанич

   Заказ 731/53

   Тираж 558

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  на(3,, д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

   Корректор С.Шекмар

   Подписное