Устройство для экстремальной фильтрации Советский патент 1989 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использопания в специализированных вычислительных устройствах, при обработке массивов данных„

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит счетчики t-4 (счетчики 3 и 4 - вычитающие),, блок 5 памяти, регистры 6-9, элемент 10 сравнения, RS-триггер 11, 0 триг- гер 12, регистр 13 сдвига, элементы И 14-18, элементы ИЛИ t9-21,одновиб- раторы 22-25, элементы НЕ 26 и 27, генератор} 29 импульсов,, делитель 29 частоты, вход 30 выбора типа фильтра- .ции, вход 31 начальной установки, группы вкодов задания длины массива 32 и длины апертуры 33, вход 3 запуска, группу информационных выходов 35, выход 36 окончания работы и выход 37 синхронизации.

Операция экстремальной фильтраций (для определенности - максимальной ) определяется следующим образом,

Пусть дан вектор А (а,а,,,,, а) из m чисел, причем а, а а(п-л1/4 ат а рл-, о.. - а„.(„.,)/г .0, где п - длина апер- тзгры. Тогда результирующий вектор В определяется, как В Makcf a ja ,-, , ...,а,-,„, , где х 1,2,„.,, (m-n+1)

; Операция экстремальной ф1-шьтрации выполняется следующим образом, Для каждого элемента массива определяется наибольшее (или наименьшее) значение в зависимости от режима ра- бочзд устройства в окрестности, заданной длиной апертуры. Экстремальное эначение вьщается на выход устройств Производится сдвиг апертуры на один элемент и определяется следующее экс ремальное значение и т„д„

В исходном состоянии в блоке 5 памяти записан обрабатываемый массив, причем в начале и конце массива записаны максимальные или минимальные значения в зависимости от режима работы, количество которь|х (в начале и конце) равно (п-1)/2, где п - длина апертуры. Это необходимо для того, чтобы исключить краевые эффекты при выполнении экстремальной фильтрации.

o

5

0

5

0

5

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

При наличии на входе 30 выбора , типа фильтрации логической единицы устройство выполняет максимальную фильтрацию. Сигнал с входа 30 поступает на управляющий вход элемента 10 сравнения и на его выходе устанавливается единичньп сигнал, если число на первой группе входов (выходы регистра 9) больше числа на второй группе входов (выходы регистра 7).

При логическом нуле на входе 30 выполняется минимальная фильтрация и на выходе элемента 10 сравнения устанавливается единичный сигнал,если число на первой группе входов не f

больше числа на второй группе входов,

Сигнал начальной установки, поступающий по входу 31 в режиме максимальной фильтрации через элементы ИЛИ 19 и И 14, устанавливает в регистре 7 м} нимальное число, счетчики 1 и 2 и триггеры 11 и 12 установятся в нулевое состояние в счетчик 3 с входа 32 запишется длина обрабатываемого массива, а в регистр 6 с входа 33 длина апертуры. Сигнал Пуск, посту™ пающий с входа 34,через элемент 1ШИ 21 поступает на вход разрешения записи счетчика 4, в который запишется длина апертуры из регистра- 6,

Тем же сигналом триггер 11 будет установлен в единичное состояние, Генератор 28 импульсов формирует импульсы синхронизации, частота которых уг- еньшается в два раза делителем 29 частоты и по переднему фронту импульса 12 устанавливается- в единичное состояние. Единичное сос- 4 ояние триггера 12 разрешает прохож- дение импуо1ьсов с делителя 29 частоты через элемент PI 16 и устанавли- . вает дервый разряд регистра 13 в единичное состояние.

По нспульсам синхронизации, поступающим с генератора 20 импульсов, на выходах второго к четвертого разрядов регистра 13 формируются сдвинутые относительно друг друга последовательности импульсов.

По испульсам первой последовательности производится прибавление единицы в счетчике 2 текзпцего адреса, вычитание единицы в счетчике 4 длины апертуры и запись предыдущего значения счетчика 2 в регистр 8. По адресу поступающему на адресные входы блока 5 памяти, производится считывание информации из блока памяти и запись ее в регистр 9 по испульсам второй последовательности. Число, счи танное в регистр 9, сравнивается с помощью элемента 10 сравнения с числом, хранящимся в регистре 7, и большее из этих чисел записывается в регистр 7.

По п-му тактовому импульсу первой последовательности обнуляется счетчик 4 и на его выходе формируется сигнал, по которому запускается одно- вибратор 23 и сбрасываются триггеры t1 и 12. По импульсу с выхода одно- вибратора 23 производится прибавление единицы в счетчике 1 начального адреса и запускается одновибратор 24.По импульсу с вькода одновибратора 2А производится запись модифицированного начального адреса в счетчик 2 текущего адреса и запускается одновибратор 25. Сигнал с одновибратора 25 поступает на выход 37 синхронизации устройства, сообщая, что на выходах. 35 установлено экстремальное число в окрестности, а также по этому сигналу вычитается единица в счетчике 3 длины массива и запускается одновибратор 22, по импульсу с выхода которого через элемент ИЛИ 19 производится начальная установка регист- ра 7, а через элементы П 17 и ИЛИ 21 производится запись длины апертуры из регистра 6 в счетчик 4 и установка в единицу триггера 11. Таким образом, происходит запуск следующего .цикла поиска наибольшего числа,аналогичного первому циклу.

В каждом последующем цикле определяется следующее наибольшее число среди элемейтов массива, количество которых задается длиной апертуры,а начальньй адрес в блоке 5 памяти оп- ределяется в счетчике 1. За m циклов (где m - количество чисел в массиве, записанное в счетчике 3 в начале работы) счетчик 3 обнуляется и сигнал с его выхода заема после ин- вертирования элементом НЕ 27 поступает на вход элемента И 17 и запрещает перезапуск устройства на следующий цикл. Сигнал с вькода заема счетчика 3 поступает также на выход 36 окончания работы устройства. Формулаизобретения

Устройство для экстремальной фильт рации содержащее четыре счетчика,первый и второй регистры, блок памяти, элемент сравнения, RS-триггер, D-три гер, пять элементов И, три элемента ИПИ, два элемента НЕ, первый одно вибратор и генератор импульсов, причем вход выбора типа фильтрации устройства соединен с управляющим входо элемента сравнения, первым входом первого элемента Н и через первый элемент НЕ - с первым входом второго элемента Н, вход начальной установки устройства со бдинен с входами установки в нулевое состояние первого и второго счетчиков, входами разрешения записи третьего счетчика и первого регистра и первыми входами первого и второго элементов Ш1И, входы заДания длины массива и длины апертуры устройства соединены с информацион- ньми входами соответственно третьего счетчика и первого регистра, вход запуска устройства соединен с первьм входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с RS-триг гёра и входом разрешения записи четвертого счетчика, выход заема которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входами RS- и D-триггеров, прямой выход RS-триггера соединен с D-входом D-триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом второго и вычитающим входом четвертого счетчиков , информационные входы которых подключены к выходам разрядов соответственно первого счетчика и первого регистра, выход заема третьего счетчика является выходом окончания работы устройства и через второй элемент ПЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторь входом третьего элемента ИЛИ, выход первого одновибратора соединен с вторьми входами четвертого элемента И и первого элемента JUIH, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соедине- ны соответственнно с входами установки в нулевое и единичное состояние второго регистра, выходы разрядов которого являются информационными выходами устройства и соединены с первой группой информационных входов элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого соединен с входом разрешения записи второго регистра, информационные входы которого соответственно объединены с информационными входами второй группы элемента сравнения, отличающееся тем, что, с целью йовьше- ния быстродействия, в него введены третий и четвертый регистры,регистр сдвига, второй, третий и четвертый |одновибраторы и делитель частоты, причем выходы разрядов второго счетчика соединены с информационнм и входами третьего регистра, выходы разрядов которого соединены с адресными входами блока , информационные выходы к оторого соединены с информационными входа1ми чет вертого регистра .выходы разрядов которого соединены с информационными входами второго регистра, выход заема чеч ертого счет чика соединен с входом второго одно- вибратора, выход которого соединен с суюдаруюцим входом первого счетчика

5

0

и входом третьего одновибратора, выход которого соединен с входом разре- ,шения записи второго счетчика и входом четвертого одновибратора, выход которого является выходом синхронизации устройства и соединен с входом первого одновибратора и вычитающим входом третьего счетчика, .выход генератора импульсов соединен с входом управления сдвигом регистра сдвига и входом делителя частоты, выход которого соединен с С-входом D-тригге- ра и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом .разрешения записи третьего регистра, .входом установки в единичное состоя- |ние первого и входами установки в нулевое состояние остальных разрядов регистра сдвига, выходы первого и третьего разрядов которого соединены соответственно с вторым входом пятого элемента И и входом разрешения з аписи четвертого регистра.

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия. Операция экстремальной фильтрации определяется как нахождение вектора B такого, что B_I=MAX{A_I,A_I+1,...,A_I+N-1}, где I=1,2,...,M-N+1, A=(A₁,A₂,...,A_M)-исходный вектор длиной M, N -длина апертуры. Устройство содержит счетчики 1-4, блок 5 памяти, регистры 6-9, элемент 10 сравнения, RS-триггер 11, D-триггер 12, регистр 13 сдвига, элементы И 14-18, элементы ИЛИ 19-21, одновибраторы 22-25, элементы НЕ 26,27, генератор 28 импульсов, делитель 29 частоты, вход 30 выбора типа фильтрации, вход 31 начальной установки, группы 32 и 33 входов задания длины массива и длины апертуры, вход 34 запуска, группу 35 информационных выходов, выход 36 окончания работы, выход 37 синхронизации. В блоке 5 памяти хранится исходный массив. С помощью элемента 10 сравнения определяется максимальное из N первых чисел массива. Затем начальный адрес массива, хранящийся в счетчике 1, увеличивается на единицу, и производится поиск максимального из N чисел, начиная с второго ит.д. 1 ил.