SU525161A1 - Ассоциативное запоминающее устройство - Google Patents

Description

Устройство в целом решает две задачи: 1)кодирование массива двоичных кодов в линейный геометрический код (ГКЛ), хран щийс  в блоке 1 в виде последовательности двоичных разр дов, каждый из которых определ етс  своим номером в этой последовательности , т.е. адресом в блоке 1; 2)ассоциативный поиск кодов, удовлетвор ющих некоторому условию поиска, кото рое определ етс  двум  двоичными кодами, ключевым и базисным, при этом предполагаетс  что массив кодов, в котором производитс  поиск, уже закодирован в виде ГКЛ и хранитс  в блоке 1. Арифметический блок 8 реализует некоторую рекурентную формулу, св зывающую ключевой и базисный коды с предыдущим и последующим значени ми чисел j и К. Кроме того, он считает количество циклов поиска и тем самым определ ет момент окончани  поиска. Адресный блок 7 вычисл ет адрес разр да ГКЛ в блоке 1 по известным значени м чисел k и j , а затем обращаетс  в блок 1. этому адресу Блок декодировани  результата 9 по из вестному значению числа определ ет искомый код. Рассмотрим функционирование устройства в целом. Адресный блок 7 на основе анализа содержимого регистров 2 (число ) и 3 (число k ) определ ет адрес одного бита и посылает этот адрес в запоминающий блок 1 по адресному выходу. Дальнейщие действи  различаютс  в зависимости от рещаемой задачи (поиск или кодирование). При поиске значение бита по вычисленному в блоке 7 адресу вьвдаетс  в блок 8, кото рый по этому значению и содержимому регистров 2,4,5, (в последних двух регистрах хр н тс  коды, определ ющие услови  поиска) определ ет новые значени  регистров 2 и 3. Кроме того, блок 8 провер ет, завершен ли поиск очередного кода, и передает управлени блоку 7, если поиск не заверщен, или блоку 9, если поиск заверщен. Последний по содержимому регистра 2 определ ет искомый код и записьтает его в регистр 6. Затем управление вновь передаетс  блоку 7 дл  поиска следующих кодов, удовлетвор ющих услови м поиска, определ емым кодами , наход шимис  в регистрах 4 и 5. При кодировании адресный блок 7 по вычисленному адресу бита записьтает в блок 1 (дл  этого блок 7 св зан с запоминающим блоком 1 адресной и информационной щинами). Затем арифметический блок 8 по значени м регистров 2, 4 вычисл ет новые значени  регистров 2 и 3 и передает управление блоку 7. Цикл повтор етс  до заверщени  кодировани . Рассмотрим теперь процессы кодировани  и поиска подробнее. 1. Кодирование. Предварительно рассмотрим дерево, изображенное на фиг. 2, и присвоим йаждой его верщине двузначный номер (-t, tC ), где К - номер  руса, а i - номер верщины в К -м  русе. При этом будем считать, что нумераци   русов идет справа налево, а нумерации верщин - сверху вниз. Пусть О и П - номера крайнего правого и левого  русов соответственно. Тогда k 11 ,П-1,...,2,1 0;i 1,2, Г л Число  русов г Т1 + 1; ЧИСЛО узлов дерева U 1. Число вершин в  русе Г N 2 Обозначим через | вершину с четным номером -С и через jij | - вершину с нечетным номером t . Путь в дереве , соедин пющий вершины и )Ьр , назовем Р- 1утем. Очевидно, каждый Р-путь можно изобразить последовательностью символов оС и р . Например , на фиг. 2 выделен путь, которому соответствует последовательность в ... И. . c оС оС 4,5 2,2 Каждый символ .j, к (или довательности, изображающей некоторый Р-путь на дереве , назовем К -разр дом Р-лути. Если каждому разр ду Р-пути поставить в соответствие (дл  Л- ) и О (дл  Р ), то Р-путь может быть изображен двоичным кодом Кр .В частности, дл  рассмотренного случа  Кр О...0...011ОО. Номер пути-Р, очевидно, равен номеру того разр да в п -м  русе, на котором заканчиваетс  этот путь. Условимс  теперь, что оС и р Н1воичные величины ( с(,1 и р 0,1). Р-путь открытым, если величина всех его разр дов равна 1, и закрытым, если величина хот  бы одного его разр да равна О. На фиг. 3 дл  иллюстрации изображено дерево двоичных разр дов, в котором открыты пути: р ...: 15.4 -(4, Вершина находитс  за разр дной сеткой и не участвует в вычислени х, приведенных ниже. Каждому из этих путей соответствует двоичный код: 7- ОНО, 10О1, K4i 0101, 1101, ООН, К,4 1011, Таким образом, дерево, изображенное на фиг. 3, представл ет шесть двоичных кодов. Следует обратить внимание на то, что открытому пути, изображаемому в дер ве только единичными разр дами, соответствует двоичный код, содержащий в общем случае и нулевые разр ды, Из сказанного следует, что дерево, в котором все пути открыты, изображает все Т) -разр дные двоичные коды. Если же только 01 путей дерева открыты, то оно изображает группу из ОСП разр дных двоичных кодов, Дерево двоичных разр дов, изображающее множество двоичных кодов, назовем геометрическим кодом, а составл ющие дво ичные коды - линейными кодами. Номер разр да в старщем  русе геометрического кода назовем адресом соответствующего линейного кода. Операции с геометрическими кодами экв валентны некоторой логической или арифметической операции между известным двоичным (базисным) кодом К 5) ,,.,, iS SQ И каждым из линейных кодов, вход щих в множество представленное геометрическим кодом. Кроме того, эти операции, как правило, св заны с распространением переносов из правых (младщих)  русов в левые (старшие)  русы (переносом назовем сигнал, возникающий в данном разр де и поступающий в соседний разр д). Введем обозначени : -(-i,K )- разр д исходного геометрического кода; оО- (+1,К ) - разр д исходного геометрического кода; fT - перенос (общий) в разр ды С и соответственно переносы из разр да и оС ; J - К -и разр д базисного кода. Обратимс  вновь к геометрическому код изображенному на фиг. 2, и расположим все

его разр ды в виде линейного кода так, чтобы за разр дами К -го  руса следовали разр ды ( К- + 1)-го  руса. Образованный таким образом код обозначим символом ГКЛ. Имеем:

,k°-t+K,x°г кA

Чкн-- а -п

Обозначим все разр ды этого кода символами 0 и пронумеруем их подр д индексами 1... Ц . Тогда получим:

ГКЛ ... 6f.... 6 л2)и

IT ()ir, v5)irp.

лПеренос из старшего разр да, вообще говор , может возникнуть в нескольких разр дах , что будет свидетельствовать о наличии нескольких кодов, удовлетвор ющих данному условию.

На фиг. 4 жирными лини ми изображены пути распространени  переносов при ассо- циативном поиске базисного кода 1О01 и ключевом коде 01О1.

При ассоциативном поиске может быть найдено несколько линейных кодов, обладающих данными признаками. Эти коды, ее- 61 6 Таким образом, если Чк ° в частности, и 2+2--1 2 -. Выделим в ГКЛ три св занных между собой разр да. Очевидно, что выделенна  триада, при обозначении разр дов через имеет вид: /. Например, после переобозначени  разр дов р и cj символами в , геометрический код, изображенный на фиг. 3, принимает вид, представленный на фиг. 4. Рассмотрим операцию Кодирование. Запись базисного кода, т.е. формирование в дереве геометрического кода такого открытого пути, который соответствует базисному коду, описьшаетс  уравнением n-J, , fr ff 11. - Л-p Сигнал переноса записывает 1 в те разр ды, через которые проходит. На фиг. 4 пунктирной линией изображен путь распространени  переносов при записи кода ОНО. Из фиг. 4 следует, что перенос направл етс  в два старших разр да, но записьшает 1 только в один из них, определ емый содержимым соответствующего разр да базисного кода. 2. Ассоциативный поиск. Ассоциативным поиском будем назьшать операцию обнаружени  кода, совпадающего с базисным в определенных разр дах. Разр ды , в которых должно быть совпадение, определ ютс  двоичным ключевым кодом - Jo причем 1 1, если об зательно должно быть совпадение К -х разр дов искомого и и базисного кодов, и О, если совпадение не об зательно. Тогда

тественно, невозможно выбрать из ГКЛ одновременно.

В св зи с этим предлагаетс  следующа схема поиска:

1)перенос распростран етс  справа налево по наивысшим разр дам каждого  руса, т.е. из возможных путей распространени  переноса выбираетс  тот, который проходит через разр д с наименьшим номером в  русе;

2)при прекращении распространени  переноса на каком-либо промежуточном или последнем  русе, перенос отражаетс  и распростран етс  в противоположную сторону до ближайшего разр да, в который отраженный сигнал приходит из разр да

с четным номером , т.е. кз f ; если ключевой код этого разр да равен 1, то перенос продолжает распростран тьс  в младшие  русы (в нулевом  русе процесс поиска прекращаетс );

3)выбираетс  разр д с номером j +1, т.е. разр д данной пары;

4)перенос из выбранного разр да распростран етс  справа налево, как в п.1

и т.д.

Врем  выполнени  ассоциативного поиска по этому алгоритму пропорционально разр дности искомых кодов и количеству кодов, удовлетвор ющих условию поиска, но не зависит от общего объема массива кодов.

формула изобретени 

Ассоциативное запоминающее устройство , содержащее запоминающий блок, подключенный к адресному блоку, и регистры, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  быстродействи  и эффективной емкости устройства, оно содержит блок декодировани  и арифметический блок, входы которого подключены соответственно к выходам запоминающего блока, адресного блока, блока декодировани  и первых четырех регистров, а выходы - ко входам адресного блока, блока декодировани , первого и второго регистров, один из входов блока декодировани  соединен с выходом первого регистра, а выход - со входом п того регистра, выходы первого и второго регистров подключены к соответствующим входам адресного блока.

fpvz.1

ftf,f1

Д . . ..

i,4JS .

иг.З

Z,

2.1

16

фцгЛ