Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным Советский патент 1987 года по МПК G11C11/34 G06T1/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков памяти с повышенным быстродействием для систем обработки, распознавания и генерации изобретений.

Цель изобретения - повышение быстродействия запоминаюш.его устройства с многоформатным доступом к данным при записи и считывании однородных блоков данных и расширение области его применения путем обеспечения возможности хранения массивов данных различного формата.

В отличие от известного предлагаемое устройство позволяет получить множество форматов обраш.ения к данным, различающихся не по форме фрагментов данных, а по их размеру. Форма же фрагментов данных является фиксированной: в обш,ем случае это прямоугольник, в частном случае квадрат.

На фиг. 1 представлена структурная схема запоминаюш,его устройства; на фиг. 2 - пример формирования информационного рельефа в предлагаемом запо- минаюш,ем устройстве (различные значения 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 памяти, регистр 7 исходных данных, второй регистр 8 формата, шифратор 9, дешифратор 10, основную схему 11 сравнения, регистр 12 фоновой информации, блоки 13 - 13л управления доступа к данным, содержащие дополнительные схемы 141 -14 сравнения, элементы ИЛИ 15i-15„, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16| -16„, дополнительные блоки 17 -17„ памяти.

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

Первый регистр 1 формата служит для временного хранения формата записываемых в запоминающее устройство данных. Его входом является вход задания формата устройства, являющийся вторым входом устройства. Первым входом устройства является адресный вход, подключенный к входу регистра 2 адреса, в который заносится значение адреса записываемых в память данных. Третьим входом устройства является информационный вход, подключенный ко входам первого регистра 3 данных и регистра 7 исходных данных. Первый регистр 3 данных служит для временного хранения записываемых в устройство данных. Регистр 7 исходных данных хранит слово данных, которое соответствует отсутствию

информации в ячейке блока памяти - такая ячейка является как бы прозрачной, «невидимой при считывании данных. В качестве исходных данных может быть, например, назначено нулевое слово данных. Первым выходом устройства является информационный выход, связанный с выходом второго регистра 4 данных, служащего для временного хранения считанных из устройства данных, которые поступают из

блоков 6, 17| -17„ памяти через мультиплексор 5.

Вторым выходом устройства является выход задания формата, связанный с выходом второго регистра 8 формата, который

5 служит для временного хранения фор.мата считанных из устройства данных. В явном виде значения формата в запоминающем устройстве не хранятся и при считывании определяются с помощью шифратора 9, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16i -16„,

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

с памяти служит для хранения данных, соответствующих каждой отдельной ячейке памяти запоминающего устройства. Дополнительный блок 17| памяти хранит данные, соответствующие блокам соседних ячеек памяти запоминающего устройства. Допол0 нительные блоки памяти хранят данные, соответствующие более крупным блокам соседних ячеек памяти, причем наиболее крупным блокам ячеек соответствует каждое слово данных, хранящееся в дополнительном блоке 17„ памяти. Основная

5 схема 11 сравнения служит для формирования логической единицы в случае, если содержимое считываемого из основного блока 6 памяти слова данных не совпадает с кодом прозрачности. Дополнительные схемы 14| -14„ сравнения выполняют анало0 гичные функции. Элементы 15i - 15п служат для образования приоритетной цепочки, запрещающей в случае появления на выходе одной из схем сравнения логической единицы появление нулей на вторых входах всех последующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16. Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16i -16лСлужат для формирования унитарного кода, соответствующего формату считываемых данных. Этот код, содержащий логическую единицу только в

0 одном разряде или состоящий из одних нулей в случае, если из всех блоков памяти считан код исходных данных, поступает на шифратор 9, предназначенный для формирования кода формата, соответствующего номеру того входа шифра5 тора 9, на который поступила логическая единица, причем формируемый код равен нулю в случае, если ни на одном из входов шифратора 9 логическая единица не

5

поступила. Мультиплексор 5 служит для коммутации на вход второго регистра 4 данных выхода того блока памяти, который соответствует коду, поступившему на управляющий вход мультиплексора 5 с шифратора 9. В случае, если поступивший код является нулевым, коммутируется выход регистра 12 фоновой информации, который служит для хранения фонового слова данных, значение которого присваивает всем ячейкам запоминающего устройства, являюшим- ся «прозрачными в основном блоке 6 памяти и всех дополнительных блоках 7 -17„ памяти.

Дешифратор 10 служит для формирования по сигналу «Запись на входе устройства сигнала записи только в один из блоков памяти или регистр 12 фоновой информации, что определяется форматом записываемых данных.

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

Устройство работает следуюшим образом.

В исходном состоянии во все ячейки основного блока б памяти и дополнительных блоков 17i -17„ памяти записано значение, содержашееся в регистре 7 исходных данных. Следовательно, информационный рельеф в запоминающем устройстве является полностью однородным, и всем ячейкам присвоено значение, хранящееся в регистре 12 фоновой информации. Это значение можно изменить, записав в регистр 12 фоновой информации новое слово данных, для чего требуемое слово данных записывается в первый регистр 3 данных, в первый регистр 1 формата заносится нулевой код, затем подается сигнал «Запись, по которому дешифратор 10 вырабатывает сигнал записи нового значения в регистр 12 фоновой информации. Для формирования в запоминающем устройстве неоднородного информационного рельефа, производится 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 считывается или записывается значение лишь одной ячейки памяти, причем эти значения хранятся в основном блоке 6 памяти, дополнительные же блоки памяти при этом не задействованы. Запись данных, однако, можно существенно ускорить, если выделить в массиве данных блоки однородных данных, которые можно записать с помощью одного обращения к запоминающему устройству в соответствующем формате. Всего устройство допускает форматов обращения, если считать и

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

значение слова данных. Для записи данных в первый регистр 1 формата записывается значение F формата записи, в регистр 2 адреса заносится адрес ячейки, в которую производится запись, при

5 соответствующее количество младших разрядов адреса при записи учитываться не будет. В первый регистр 3 данных заносится записываемое значение слова данных, после чего в устройство поступает сигнал «Запись, по которому в соответствую0 щий блок памяти заносится записываемое значение. При чтении данных из запоминающего устройства в регистр 2 адреса записывается адрес считываемых данных, поступающий на адресные входы всех бло5 ков памяти, на выходах которых формируются значения, хранящиеся по соответствующим адресам. Эти значения с помощью схем 11, 14| -14„ сравнения сравниваются с кодом исходных данных, и по результатам сравнения элементами ИЛИ 15: -15„

0 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, -16„ и шифратором 9 вырабатывается номер того блока памяти, начиная с основного блока 6 памяти и кончая дополнительным блоком 17„ памяти, в котором впервые включается считанное значение, отличное от кода ис5 ходных данных. Сформированный номер поступает на управляющий вход мультиплексора 5 и на вход второго регистра 8 формата в качестве значения формата считанных данных. По сигналу «Чтение производится 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 задания формата устройства. Если г считанное значение F формата равно единице, то считано значение лишь одной ячейки памяти, и если , то считано значение соответствующего однородного блока данных, к которому принадлежит и адресуемая ячейка. Предлагаемое устройство позQ воляет учесть также относительную однородность массива данных, под которой понимается следующее: различные фрагменты массива данных могут иметь некоторое количество ячеек с одинаковыми значениями данных, но эти ячейки не обязательно

5 являются соседними. Если же таких ячеек для некоторого фрагмента данных большинство, то для всего фрагмента соответствующее значение данных можно считать

фоновым и записать его в устройство в формате , где , 3,...,п + 1, а остальные значения для данного фрагмента можно записать в форматах}й ;Р :ш. Указанная возможность позволяет формировать требуемый информационный рельеф в запоминающем устройстве с помощью минимального числа обращений. Так, например, на фиг. 2 показано, что для формирования требуемого информационного рельефа в 64-х ячейках запоминаюишго устройства достаточно 14-ти обращений к устройству, четыре из которых выполняются в формате , два в формате , и восемь в формате Р 1.

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

При запоминающее устройство бу10 элементов изображения, являющихся, например фрагментом изображения размером 4 Х4 элемента) для хранения двумерного массива значения изображения размером 512X512 элементов достаточно основного блока памяти емкостью 128X128 слов данных и 6-ти дополнительных блоков памяти, е.мкость которых составляет 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 позволяет сократить время записи и считывания изображений в среднем в 5 и более раз.

30

35

Формула изобретения

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содержащее первый регистр формата, регистр адреса, первый и второй регистры данных, мультиплексор и основной блок памяти, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, адресные входы - с выходами всех разрядов регистра адреса, информационный вход является адресным входом устройства, вход первого регистра формата является входом

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

регистра данных является информационным входом устройства, вход управления чтением второго регистра данных является входом чтения устройства, выход второго регистра данных является информационным выходом

Суммарная емкость дополнительных блоков памяти при этом не будет превышать одной трети емкости основного блока памяти и от блока к блоку емкость будет изменяться в 4 раза.

При в запоминающем устройстве устройства, информационный вход второго

будут храниться трехмерные массивы данных, соответствующие,например, трехмерным цифровым изображениям реальных объектов. В этом случае суммарная емкость дополнительных блоков памяти не буд,ет превышать одной седьмой части емкости основного блока памяти и от блока к блоку емкость будет изменяться в 8 раз.

Как основной, так и дополнительные блоки памяти могут быть реализованы на различной элементной базе. Особенности применяемой элементной базы определяют размер слова данных, которое считывается или записывается при каждом обращении

50

55

регистра данных соединен с выходом мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу основного блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения устройства путем обеспечения возможности хранения массивов данных различного формата, в него введены регистр исходных данных, второй регистр формата, шифратор, дешифратор, основную схему сравнения, регистр фоновой информации и N блоков управления доступа к данным, каждый из которых содержит дополнительную схему

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

соседних элементов изображения. Так, например, при и возможности одновременного обращения к 16-ти соседним элементам изображения (т. е. фактически одна ячейка памяти запоминающего устройства хранит значения 16-ти соседних

элементов изображения, являющихся, например фрагментом изображения размером 4 Х4 элемента) для хранения двумерного массива значения изображения размером 512X512 элементов достаточно основного блока памяти емкостью 128X128 слов данных и 6-ти дополнительных блоков памяти, е.мкость которых составляет 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 позволяет сократить время записи и считывания изображений в среднем в 5 и более раз.

Формула изобретения

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содержащее первый регистр формата, регистр адреса, первый и второй регистры данных, мультиплексор и основной блок памяти, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, адресные входы - с выходами всех разрядов регистра адреса, информационный вход является адресным входом устройства, вход первого регистра формата является входом

задания формата устройства, вход первого

0

5

регистра данных соединен с выходом мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу основного блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения устройства путем обеспечения возможности хранения массивов данных различного формата, в него введены регистр исходных данных, второй регистр формата, шифратор, дешифратор, основную схему сравнения, регистр фоновой информации и N блоков управления доступа к данным, каждый из которых содержит дополнительную схему

сравнения, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и дополнительный блок памяти, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра данных, который соединен с информационным входом регистра фоновой информации, вход управления записью которого соединен с последним выходом дешифратора, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра формата, а управляющий вход

мационным входом второго регистра формата, управляющий вход которого подключен к входу «Чтение устройства, а выход яв- ля ется выходом задания формата устройства, выход основной схемы сравнения соединен с первым входом шифратора и с первыми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого блока управления доступа к данным, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с соотявляется входом «Запись устройства, пер- О ветствующими входами шифратора, начиная

вый выход дешифратора соединен с входомс второго, вторые входы элементов ИСКЛЮуправления записью основного блока памяти,ЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами

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

разрядов регистра адреса (, 2,...,N),элементов ИЛИ соединены с выходами совыходы дополнительных блоков памяти сое-ответствующих дополнительных схем сравнединены с первыми входами соответствующихния, вторые входы которых соединены с выдополнительных схем сравнения и с N-iходом регистра исходных данных и с вторым

информационными входами мультиплексора,20 входом основной схемы сравнения, первый

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

уш. т

мационным входом второго регистра формата, управляющий вход которого подключен к входу «Чтение устройства, а выход яв- ля ется выходом задания формата устройства, выход основной схемы сравнения соединен с первым входом шифратора и с первыми входами элементов ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого блока управления доступа к данным, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с соответствующими входами шифратора, начиная

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, Раушская наб., д. 4/5 Производственно -полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной те.чнике и может быть использовано для построения блоков памяти с повышенным быстродействием для систем обработки, распознавания и генерации изображений. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение области примеAdflec ут О К ьно ни, й. ыеЗапись нения устройства за счет возможности хранения массивов данных различного формата. Устройство содержит два регистра 1 8 формата, регистр 2 адреса, два регистра 3 и 4 данных, основной блок 6 памяти, регистр 7 исходных данных, шифратор 9, дешифратор 10, основную схему 11 сравнения, регистр 12 фоновой информации, N блоков 13 управления доступом к данным каждый из которых содержит дополнительные схемы 14i -14„ сравнения, элементы ИЛИ 15i -15„, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16| - 16т, дополнительные блоки 17| -17„ памяти. Устройство позволяет получить множество форматов обращения к данным, различаюшихся не по форме фрагментов данных, а по их размеру. Форма фрагментов данных является фиксированной; в обшем случае это прямоугольник, в частном случае квадрат. 2 ил. Формат Ланнь/е & 00 со о QS ЙЯ-/