Устройство для вычисления порядковых статистик Советский патент 1987 года по МПК G06F7/08 G06F17/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения ранговых поряд- ковьсх статистик.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для вычисления порядковых статистик содержит п элементов 1 задержки (регистров), блок 2 сравнения, состоящий из п-1 компараторов 3 и (п-2)-х групп двухразряд- ных запоминающих элементов 4„ 2п блоков 5 постоянной памяти, регистр 6 ранга, п трехвходовых компараторов 7, преобразователь 8 кода, со- держащий шифратор 9 приоритета и дешифратор 10, и мультиплексор 11.

Перед началом работы устройства в регистр 6 ранга записывается двоичный код вычисляемой порядковой статистики. Например, для выполнения медианной фильтрации в регистр 6 ранга записьшается двоичный код числа R (п+1)/2, где п - нечетное.

Устройство для вычисления поряд- ковьгк статистик работает следующим образом.

Отсчеты входного сигнала (двоичные числа) последовательно поступают на вход устройства и в каждом такте ра- боты устройства на выходах п регистров 1 присутствуют коды п последовательных отсчетов сигнала. Посредством п-1 компараторов 3 параллельно выполняется сравнение числа на выходе пер- вого регистра 1 с (п-1) числами, ко- торые в данном такте хранятся в остальных регистрах 1. Каждьй из компараторов 3 имеет два выхода: первый Больше и второй Меньше. С помощью (п-2)-X групп запоминающих элементов 4 осуществляется последовательное запоминание результатов сравнения текущего отсчета сигнала, т.е. числа на выходе первого регистра; 1 с (п-1) его предыдущими отсчетами. При этом каждый из запоминающих элементов 4 имеет два разряда. Таким образом, при последовательном поступлении чисел на вход устройства ..рекурсивно вычисля- ются результаты всех возможных попарных сравнений п последовательных отсчетов сигнала, общее количество которых равно п(п-1)/2.

5

5

5 0 5 0 5

В каждом такте работы устройства выходные сигналы Больше тех компараторов 3 и запоминающих элементов 4, которые относятся к результатам сравнения i-ro числа с остальными (п-1) числами, поступают на адресный вход i-ro блока 5 постоянной памяти первой группы. Аналогично выходные сигналы Меньше тех компараторов 3 и запоминающих элементов 4, которые относятся к резупьтатам сравнения i-ro числа с остальными п-1 числами, поступают на адресный вход i-ro блока 5 второй группы.

Все блоки 5 постоянной памяти первой группы программируются таким образом, что на информационном выходе i-ro блока 5 появляется код количества чисел C(j , хранящихся в п регистрах 1, которые меньше по величине от i-ro числа, в зависимости от результатов попарного сравнения посредством соответствующих компараторов 3.

Все блоки 5 второй группы программируются таким образом, что на информационном выходе i-ro блока 5 постоянной памяти второй группы появляется двоичный код числа (п-Ь;), где bj - количество чисел, хранящихся в регистрах 1, которые больше по величине i-ro числа. Выходные коды двух i-x блоков 5 nepBOPi и второй групп поступают соответственно на первый и второй входы i-ro трехвходового компаратора 7, на третий вход которого одновременно поступает код номера вычисляемой порядковой статистики из регистра 6 ранга. Если устройство вычисляет R-ю порядковую статистику, то при этом i-й трехвходовый компаратор 7 реализует следующую функцию:

fl, при п-Ь (1) О, в противном случае,

где С; - выходной сигнал i-ro трехвходового компаратора 7. Таким образом, если С; 1, то i-e число из п чисел, хранящихся в регистрах 1, является R-й порядковой статистикой, в частности при R (п+1)/2 является медианой.

При наличии равных по величине чисел в регистрах 1 может оказаться, что одновременно имеется несколько сигналов на выходах трехвходовых

компараторов 7, которые имеют значение 1. В данном случае получается неоднозначность при определении номера того числа, которое является R-й порядковой статистикой.

Для устранения этой неоднозначности введен шифратор 9, который выбирает одно определенное число из несколько равных по величине чисел, которые все являются (удовлетворяют условию (1)) R-й порядковой статистикой ,

Шифратор 9 работает таким образом, что если на его п входов посту- пают одновременно несколько сигналов 1, то первый из этих сигналов остается равным 1, а остальные устанавливаются в О, Посредством де

шифратора 10 двоичный код 1 из п на выходе шифратора 9 преоб разуется в позиционный двоичный код. Этот код номера числа, которое является R-й порядковой статистикой, поступает на управляющий вход мультиплексора 11, и тогда на его выходе появляется код R-и порядковой статистики п чисел, которые хранятся в регистрах 1.

Когда устройство используется для вычисления порядковой статистики последовательности п чисел, которые последовательно поступают на вход устройства, на выходе мультиплексора 11 эта порядковая статистика появляется только после последовательной записи всех чисел в регистры 1, т.е. после п тактов работы устройства. Пр реализации ранговой фильтрации входного сигнала очередной отсчет результата фильтрации появляется после записи нового отсчета в первый регистр 1 и выполнения соответствующих операций сравнения, т.е. в каждом такте работы устройства. В этом случае существует только первичная задержка на п тактов, пока первые п отсчетов сигнала не запишутся в регистры 1 и не вычислится требуемая порядковая статистика первых п отсчетов.

Таким образом, за счет введения блоков постоянной памяти второй группы, регистра ранга, трехвходо- вых компараторов и преобразователя кода предлагаемое устройство однозначно вычисляет заданную порядковую статистику и реализует ранговую

5

5

фильтрацию сигнала в реж1те реального масштаба времени. Формула изобретения

Устройство для вычисления порядковых ст&тистик, содержащее п-2 групп запоминающих элементов, п последовательно соединенных элементов задержки, выход первого элемента задержки подключен к первым входам (п-1) ком параторов первой группы, второй в.ход k-ro компаратора (,п-1) первой группы соединен с выходом (k+1)-ro элемента задержки, входы i-x запоми- нающих элементов i-й группы (i 1,п-3) соединены с выходами с первого по i-й запоминающих элементов (1+1)-й группы (где i 1 ,п-3), входы запоминающих элементов (п-2)-и группы подключены к выходам Меньше (п-2) компараторов первой группы, входы блоков постоянной памяти первой группы соединены с выходами Больше компараторов первой группы и запоминающих элементов всех групп, выходы элементов задержки подключены к информационным входам мультиплексора, выход которого является выходом устройства, отличающее- 0 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения ранговых порядковьпс статистик, в устройство введены п блоков постоянной памяти второй группы, п компараторов второй группы, регистр ранга и преобразователь кода, состоя-; щий из шифратора приоритета и дешифратора, при этом выходы шифратора , приоритета подключены к соответствующим входам дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, входы блоков постоянной памяти второй группы соединены с, соответствующими выходами компараторов второй группы и запоминающих элементов всех групп, информационный выход j-ro блока постоянной памяти первой группы подключен к первому входу j-ro компаратора (j 1,п/ второй группы, информационный выход j-ro блока постоянной памяти второй группы соединен с вторым входом j-го компаратора второй группы, третий вход которого соединен с выходом регистра ранга, выходы компараторов второй группы соединены с соответствующими входами шифратора приоритета.

5

0

5

0

5

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения ранговых порядковых статистик. Для достижения указанной цели в устройство введены группа из п блоков постоянной памяти, группа из п компараторов, регистр ранга и преобразователь кода, состоящий из шифратора приоритета и дешифратора. Благодаря введенным элементам устройство может вычислять однозначно заданную посредством регистра ранга порядковую статистику в случае, когда имеется несколько одинаковых по величине чисел. 1 ил.

A7-2/ Чл

Редактор Н.Тупица

Составитель Л.Григорьян-Чтенц,

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5696/45Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4