SU976438A1 - Устройство дл определени длины строки символов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих устройств, ориентированных на обработку символьной информации.

В таких устройствах возникает необходимость в выполнении операции определени  длины L строки символов, котора  равна количеству символов, размещенных между началом строки и определенным терминальным ( фиксирующим конец строки символом. Указанна  операци  употребл етс  в  зыках программировани  высокого уровн . Строка символов , в общем случае, может размещатьс  в нескольких машинных словах. Одно полное машинное слово содержит п символов. Строка может начинатьс  с любой символьной позиции 8 машинном слове. Положение первого символа строки задаетс  его адресом b в слове(базой строки. Адрес отсчитываетс  от левой границы слова, причем О b .

Известно устройство, содержащее регистр машинного слова, регистр тер« минального символа, регистр промежуточного результата, арифметико-логический узел и блок управлени . Выходы регистров подсоединены к входам арифметико-логического узла, выход которого подключен к входу регистра промежуточного результата. Выход блока управлени  св зан с управл ющим входом арифметико-логического узла. В этом устройстве операци  определени  длины строки может быть выполнена путем последовательного выделени  символов строки из машинных слов, сравнени  их с терминальным символом и подсчета числа операций сравнени , дл  которых .зафиксировано неравенство символов

Наиболее близким к предлагаемому устройству техническим решением  вл етс  устройство, ориентированное , на обработку символов (байтов) и содержащее регистр машинного слова,

сумматор, регистр терминального символа , регистр промежуточного результата , узел сравнени  двух байтов и блок управлени , причем вход регистра терминального символа соединен с входом терминального символа устройства, а информационный вход регистра машинного слова соединен с входом машинного слова устройства, входы узла сравнени  двух байтов подключены к выходам регистра машинного слова и регистра терминального символа, а его выход - к входу блока управлени . Выход регистра промежуточного результата св зан с входом сумматора, выход и которого объединен с входом регистра промежуточного результата и подключен к первому выходу -устройства. Первыйвыход блока управлени  соединен с управл ющим входом регистра промежуточ- JQ и

ного результата, второй выход - с управл ющим входом регистра машинного слова, а третий выход подключен к Btoрому выходу устройства. Функции узла сравнени  в этом устройстве блок пересылки при реализации, логичес кой функции неравнозначности. При выполнении операции определени  длины „строки символов в регистр машинного слова занос тс  последовательные фраг менти строки символов. Из этого регистра символы последовательно передаютс  на один из входов узла сравнени , на второй вход которого посто нно подан терминальный символ. Если СИМВОЛЫ не равны, то с помощью сумматора на единицу увеличиваетс  содержимое регистра промежуточного результата . При равенстве символов выполнение операции завершаетс , регистр результата содержит результирующее значение L 7. 3 Последовательный характер анализа символов строки и подсчета количества символов в ней обуславливают низкое быстродействие известного устройства, что  вл етс  его недостатком. Цель изобретени  - повышение быст родействи . Эта цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее сумматор, ре гистр машинного слова, регистр терминального символа, регистр промежуточного результата, узел сравнени  и .блок управлени , причем информационный вход регистра терминального символа соединен с входом терминального символа устройства, а информационный вход регистра машинного слова соединен с входом машинного слова устройства , введены блок формировани  маски и блок формировани  адреса крайней единицы, а количество узлов сравнени  равно числу символов в машинном слове, первый вход каждого узла сравнени  соединен с выходом регистра машинного слова, второй вход - с выходом блока формировани  маски, третий вход - с выходом регистра терминального символа, а выход - с входом блока формировани  адреса крайней единицы, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, а

промежуточного результата подключены к первому входу синхронизации устройства третий вход блока управлени , управл ющий вход регистра машинного выполн ет js - - °Р°и управл ющий вход регист-i второй выход соединен с первым входом блока управлени  и выходом окончани  операции устройства, второй вход блока управлени , управл ющий вход регистра терминального символа первый управл ющий вход регистра ра промежуточного результата подключены к второму входу синхронизации устройства, третий управл ющий вход регистра промежуточного результата. управл ющий вход блойса формировани  маски и управл ющий вход сумматора подключены к выходу блока управлени , первый информационный вход регистра промежуточного результата пйдключен К входу установки базы строки устройства , а .выход св зан с информационным входом блока формировани  маски и вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом регистра промежуточного результата и подключен к выходу значени  длины строки устройства. Кроме того, блок управлени  содержит двухразр дный счетчик, элемент НЕ и элемент И, причем счетный вход сче-чика соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с третьим входом блока, второй вход элемента И соединен с инверсным выходом старшего разр да счетчика, который подключен к выходу блока, третий вход элемента И соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к первому входу блока, вход-установки начального значени  счётчика соединен с вторым входом блока. Блок формировани  адреса крайней единицы содержит два коммутатора, два элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, два элемента НЕ и три элемента И, причем вхо блока подключен к входам первого элемента ИЛИ-НЕ, элемента ИЛИ, информационным входам первого коммутатора, выход которого соединен с входом вто рого элемента ИЛИ-НЕ и с информационными входами второго коммутатора, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первыми входами элементов И и входам второго элемента НЕ, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента , ко торый соединен с управл ющим входом первого- коммутатора, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, который соед нен с управл ющим входом второго коммутатора , второй вход третьего элемен та И подключен к выходу первого элемента НЕ, выходы элементов И и второг элемента НЕ соединены с выходами блок Блок формировани  маски содержит семь элементов ИЛИ, четыре элемента И и элемент НЕ, причем вход элемента НЕ соединен с управл ющим входом блока , а его выход подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с информационными входами блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и первого элемента И, вторые входы которых и первые входы второго элемента И и п того элемента ИЛИ подключена к выходу второго эле мента ИЛИ, первые входы третьего эле мента И и шестого элемента ИЛИ подключены к выходу четвертого элемента ИЛИ, первые входы четвертого элемента И и седьмого элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И, вто рые входы второго, третьего, четвертого элементов И, п того, шестого, седьмого элементов ИЛИ подключены к выходу третьего элемента ИЛИ, а их выходы соединены с выходами блока, На фиг. 1 показана блок-схема уст ройства ; на фиг. 2 - блок-схема бло ка формировани  адреса крайней едини цы; на фиг.. 3 - блок-схема блока фор мировани  маски; на-фиг. - принцип работы устройства. Устройство дл  определени  длины строки символов содержит регистр 1 машинного слов, регистр 2 терминаль ного символа, регистр 3 промежуточно го результата, блок 4 формировани  маски, однотипные узлы 5 сравнени , S B4 блок 6 формировани  адреса крайней единицы, сумматор 7, блок 8 управлени . Блок 6 формировани  адреса крайней единицы содержит первый коммутатор 10, первый элемент ИЛИ-НЕ 11, второй элемент ИЛИ-НЕ 12, элемент ИЛИ 13, первый элемент НЕ 1, второй элемент НЕ 15 первый, второй и третий элементы И 16-18 соответственно. Блок Ц формировани  маски содержит первый, второй, третий, четвертый, п тый , шестой и седьмой элементы ИЛИ 19 - 25, первый, второй, третий, четвертый элементы И 2б -29, элемент НЕ 30 Регистр 1 машинного слова обеспечивает хранение п символов S, S , ... 5 у, (символы в регистре нумеруютс  слева направо) , причем . Каждый символ (в том числе и хран щийс  в регистре 2 терминального символа) содержит Ig двоичных разр дов. Блок 4 формировани  маски обеспечивает формирование п-разр дного двоичного слова , т,..т,(маски), содержащего единственную группу двоичных разр дов, имеющих единичное значение (разр ды в маске нумеруютс  слева направо). Номер разр да слова М, соответствующего положению крайней левой единицы в указанной группе, определ етс  обратным кодом К-разр дног6 двоичного числа С , поступающего на информационный вход блока 4, а положение крайней правой единицы посто нно и совпадает с крайним правым разр дом слова М(тц-и 1). Например, если С 100, то И 0001 1 111 , так как If С 011. Блок 4 работает указанным образом при единичном значении сигнала Р на его управл ющем входе. Если , то гп т . . . . Число С снимаетс  с К младших разр дов регистра 3 промежуточного результата. Блок 4 формировани  маски представл ет собой многовыходную комбинацион , аргументами коную логическую схему, ДЫ CQ, Cj,. .. , С торой  вл ютс  разр ды двоичного числа С CQ старший разр д ) и признак р. На входе, блока формируютс  сигналы С.- Ср , k-1. Логические функции, определ ющие значени  сигналов на выходах блока, могут быт.ь представлены в общем виде , , n-2; myi.H 1 Здесь К- е, QGiH-H 1 4-1 G J I G о 1c. G 1 причем ,....(5-,.,aH Логические выражени  дл  m можно упростить, использу  методы минимизации логических функций. В частности, если с  вл етс  трехразр дным числом, то 4 --lo--и -2о о 1 m т 0 -К -fi 0 1-t -i m 1 т Структура блока k, реализующа  данные выражени , показана на фиг. 3. Блок 6 формировани  адреса крайней единицы также представл ет собой миоговыходную комбинационную логическун схему. При работа блока определ етс  логическими выражени ми

. :

; 1 - % Ч-Ла 4% Ч4 qff Чб 97 1. ) V ЪЯ 9аЯ,)

((.ъЧ4((,

Пример реализации блока 6 показан на фиг. 2. Этот блок работает в соответствии с приведенными выражени ми. В этом блоке при подаче на управл ющий вход первого коммутатора логичес кого О на выход коммутатораподаютс  сигналы Од - д, а при подаче логической 1 - сигналы Пи Яб подаче на управл ющий вход второго .-коммутатора логического П на его 35 выход коммутируютс  сигналы g , а при подаче логической 1 - сигналы д.

В соответствии с количеством символов в регистре 1 в состав устр йства входит п узлов 5 сравнени . В узле производитс  сравнение терминального символа Sy из регистра 2 и символа S из регистра 1 , причем результат сравнени  определ етс  также значением сигнала , поступающего из блока «5 формировани  маски. Сигнал q-на выходе i-ro узла вырабатываетс  в соответствии с выражением

,..s)J.i«, «

где , Syi- значени  j-ro разр да

символов S,- и S-r соответственно. На выходах узлов 5 сравнени  в целом вырабатываетс  п-разр дное двоич- ное слово О . .. ay,, поступаю щее на вход блока 6 формировани  адре са крайней единицы. Блок 6 преобразу97б $ 10 20

с  результирующее значение длины L строки символов. Разр дность v сумматора 7 в регистре 3 определ етс  допустимым значением параметра L.

В предлагаемом устройстве структура блока 8 проста: он представл ет собой двухразр дный счетчик, элемент НЕ и логический элемент И. На вход начальной устано5,ки счетчика подан сигнал с третьего входа устройства, а счетный вход подключен к выходу элемента И, на входы которого поступают сигналы с четвертого входа устройства , с инверсного выхода старшего разр да счетчика, и через элемент НЕ с второго блока формировани  адреса крайней единицы. Выход блока подключен к инверсному выходу старшего разр да счетчика.

Устройство работает следующим образом .

Сигналом начальной установки |, , поступающим с третьего входа устройства , производитс  занесение терминального символа в регистр 2 и обратного кода базы строки bjopp в регистр 3. Под действием сигнала f блок 8 управлени  переходит в состо ние, при котором . Импульсным сигналом о(., возбуждаемым на четвертом входе устройства , в регистр 1 заноситс  машинное слово, содержащее начальный фрагмент строки символов. На выходе блока 4 формировани  маски вырабатываетс  слово М, дл  которого m..m,.....

,, . о Р+

Claims (2)

1. т э остальные разр ды имеют нулевое значение. Вследствие этого ...q, 0, а значени  остальных разр дов слова Q определ ютс  ре8 8 ет слово Q в (к + 1)-разр дное двоичное число Е 1 Ц... 1, определ ющее номер крайнего левого разр да слова Q, имеющего единичное значение. Еели Яр q ... q 0, то Е. и 1 1. В остальных случа х 10 0. Единичное значение признака F на первом выходе устройства указывает Иа окончание операции определени  длины строки символов. Значение этого признака определ етс  соотношением В сумматоре 7 производитс  суммирование числа С, хран щегос  в регистР 3 промежуточного результата, и чис выхода блока 6. Сигнал р, так ®поступающий в сумматор, использует качестве сигнала переноса в млад ший разр д. При завершении операции навтором выходе сумматора формируетзультатам сравнени  символов Sg, S, ..., S с терминальным символом S. Пусть терминальный символ дл  рассматриваемой строки символов расположен на символьной позиции d в регистре 1 (d Ь). В этом случае 8,3,$, вследствие чего (крайн   лева  ч дQ ) , и на выходе бло единица в слове ка 6 формировани  адреса крайней едини ы устанавливаютс  значени  , Сумматором 7 вырабатываетс  значение LWC+F.+P/ mod 2 lCb o6f5bd+1/ oa -2 + d-b, определ ющее результирующее значение длины строки символов, и выполнение операции заканчиваетс  (). Если терминальный символ дл  рассматриваемой строки в регистре 1 отсутствует , то все разр ды слова Q имеют нулевое значение, , и на выходе сумматора вырабатываетс  b-:ib o5p-a.4i u,,,,- ji-bfQ.,,,, -Q.b. определ ющее количество символов заданной строки содержащихс  в регистре 1. Признак F Тр 0, и выполнение операции продолжаетс . Импульсным сиг налом oL производитс  -занесение в. регист-р 1 очередного фрагмента стро .ки символа. В результате воздействи  этого сигнала на блок 8 управлени  на его выходе устанавливаетс  значение р 0. В регистр 3 переноситс  значение Ь с выхода сумматора 7- Все разр ды маски М теперь имеют единичное значение. Если в прин том фрагменте отсутствует терминальный символ, то все разр ды слова Q имеют нулевое зна чение, , а в сумматоре 7 производитс  сложение числа символов, зафиксированных в предыдущем фрагменте строки (с), и числа Е, определ ющего количество символов в слове, которое хранитс  в регистре 1.Выполнение опе рации продолжаетс  ( 0), причем сигналом в регистр 1 заноситс  очередной фрагмент строки символов, а в регистр 3 передаетс  значение L с выхода сумматора. Если в последующих I машинных словах, заносимых в регистр 1, отсутствует терминальный символ, , то описанный работы устройства повтор етс  дл  каждого из этих слов, вследствие чего в регистре 3 накапливаетс  число, соотвеУствующее количес 9 8 ву переданных в устройство символов строки. Наконец, если в регистр 1 занесен фрагмент, содержащий терминальный символ (например, на позиции а, Oi а sn-1) , то на выходе блока 6 формировани  адреса крайней единицы вырабатываетс  значение Е а, на в:ыходе сумматора 7 устанавливаетс  результирующее значение параметра U , и выполнение операции завершаетс  (). . Работу устройства продемонстрируем на примере определени  длины строки символов (фиг. 2). Здесь прин то 4, база строки (двоичный код Ю) . В качестве терминального символа использован пробел. В таблице указаны значени  сигналов в устройстве дл  трех машинных слов W;, w,, w, последовательно помещаемых в регистр машинного слова 1, Значение вырабатываемое в третьем цикле работы устройства, определ ет результат операции. Если длина L строки символов, определ ема  с помощью устройства, должна быть на единицу меньше количества символов в ней, сигнал р, поступающий в сумматор 7, должен посто нно иметь нулевое значение этот сигнал можно в сумматор не подавать). Если строки, длина которых должна быть определена, всегда выравнена по границе машинного слова в этом случае 0), то из рассмотренного устпойства можно исключить формирователь k маски и блок В управлени . При начальной ус-.ановке в этом случае регистр 3 промежуточного результата устанавливаетс  в О. Кроме операции определени  длины строки символов, на основе предлагаемого устройства можно обеспечить эффективное выполнение следующих операций , используемых в задачах обработки строк символов. 1 . Определение номера позиции в строке, содержащей заданный символ. 2. Определение индекса вхождени  заданной подстройки у в строку х (определ етс  номер позиции самого левого символа строки х, начина  с которой X входит в у). Эту операцию можно выполнить следующим образом сначала определить номер позиции строки х, содержащий первый символ подстройки у (это делаетс  с- помощью предлагаемого устройства) , а затем, если такой символ в X действительно содержитс , произвести сравнение подстроки у с фрагментом строки х, начинающимс  с указанного символа. 3. Определение числа повторений заданного символа в строке. С целью технико-экономического обосновани  изобретени  сравним быстродействие известного и предлагаемого устройств. В известном устройстве дл  каждого символа строки выполн етс  операци  сравнени  и операци  изменени  на единицу содержимого регистра промежуточного результата. Следовател но, если строка содержит N символов, то врем  Т| выполнени  всей операции определ етс  выражением T 2Ngtu,, где t(, - длительность типового цикла обработ1 и информации в устройстве (чтение данных из регистров и выполнение ариф метической/логической операции ) . Врем  Т выполнени  операции в пре лагаемом устройстве определ етс  выражением . TI где N - количество машинных слов, в которых размещена строка, t - длительность типового цикла обработки информации. , В Предлагаемом устройстве в св зи с введением узлов сравнени  и блока формировани  адреса крайней единицы на -5 уровней увеличиваетс  глубина логических цепей, что может привести к увеличению на 10-20 длительности типового цикла обработки (t,. ,21ц ) Полага  дл  достаточно длинных стр символов N, , ьП - число СК1МВОЛО в машинном слове), получим тГ Ь7нСледовательно , быстродействие пред лагаемого устройства при п в 6 раз, а при. в 12 раз выше, чем у извест ного устройства, Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  длины строки символов, содержащее сумматор , регистр машинного слова, регист терминального символа, регистр промежуточного результата, узел сравнени  и блок управлени , причем информацион ный вход регистра терминального симво ла соединен с входом терминального символа устройства, информационный вход регистра машинного слова соединен с входом машинного слова устройства , отличающеес  тем, что. с целью повышени  быстродействи  устройства, оно дополнительно содержит блок формировани  маски и блок формировани  адреса крайней единицы и п узлов сравнени  (где п - число символов в машинном слове), первый вход каждого узла сравнени  соединен с выходом регистра машинного слова, второй вход - с выходом блока формировани  маски, третий вход - с выходом регистра терминального символа, а выход - с входом блока формировани  адреса крайней единицы, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, а второй выход соединен с первым входом блока управлени  и выходом окончани  операции устройства, второй вход блока управлени , управл ющий вход регистра терминального символа и первый вход регистра промежуточного результата подключены к первому входу синхронизации устройства, третий вход блока управлени , управл ющий вход регистра машинного слова и второй управл ющий вход регистра промежуточного результата подключены к к второму входу синхронизации устройства , третий управл ющий вход регистра промежуточного результата, управл ющий вход блока фг рмировани  маски и управл ющий вход сумматор°а подклю- чены к выходу блока управлени , первый информационный вход регистра промежуточного результата подключен к входу установки базы строки устройства , а выход св зан с информационным входом блика формировани  маски и вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом , регистра промежуточного результата и подключён к выходу значени  длины строки устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что блок управлени  содержит двухразр дный счетчик, элемент НЕ и элемент И, причем счетный вход счетчика соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с третьим входом блока, второй вход элемента И соединен с инверсным выходом старшего разр да счетчика, который подключен к выходу блока, третий вход элемента 1 соединен с выходом элемента НЕ,вход , которого подключен к первому входу блока, вход установки начального значени  сметчика соединен с вторым входом блока. 3. Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что блок формй .ровани  адреса крайней единицы содержит первый и второй коммутаторы два элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, два эле мента НЕ, три элемента И, причем вход блока подключен к входам первого элемента ИЛИ-НЕ, элемента ИЛИ, информационным входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с информационными входами второго коммутатора, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с первыми входами элементов И и входом второго элемента НЕ, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ, ко торый также соединен с управл ющим входом первого коммутатора, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, кото рый также соединен с управл ющим входом второго коммутатора, второй вход третьего элемента И подключен к выходу первого элемента НЕ., выходы элементов И и второго элемента НЕ соединены с выходами блока. Ц. Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что блок формировани  маски-содержит семь элементов 97 8 четыре элемента И, элемент НЕ, причем вход элемента НЕ соединен с управл ющим входом блока, а его выход подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с информационными входами блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и первого элемента И, вторые входы которых и первые входы второго элемента И и п того . элемента ИЛИ подключены к выходу второго элемента ИЛИ, первые входы третьего элемента И и шестого элемента ИЛИ подключены к выходу четвертого элемента ИЛИ, первые входы четвертого элемента И и седьмого элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И, вторые входы второго, третьего и четвертого элементов И, п того, шестого , седьмого элементов ИЛИ подключены к выходу третьего элемента ИЛИ, а их выходы соединены с выходами блока . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Каган Б. М., Каневский М. М. Цифровые вычислительные машины и системы . М., Энерги , 1980, с. 353-35.
2. 2.Флорес А. Организаци  вычислительных машин. М., Мир, 1972, с.308 (прототип).

   i/tf

   Фиг. 2

   OmfOfftf O/Wj 6/77 о

   ) dw

   Is Фиг.З

   (риг.