ЦИФРОВАЯ МАШИНА ДЛЯ ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ Советский патент 1969 года по МПК G06F15/40 

Известные цифровые машины для поиска информации, в которых используются информационно-поисковые языки дескрипторного типа, содержат внешние запоминающие устройства на магнитной ленте, регистр, логические устройства и устройства ввода-вывода.

Предлагаемая машина отличается от известных тем, что в ней стартстопное устройство ввода и буквенно-цифровая клавиатура подсоединены через первую и вторую группы вентилей к регистрам набора и регистрам адреса, регистр набора соединен с регистром чисел магнитного барабана и с первой схемой сравнения, подсоединенной к регистру чисел и регистру набора, а также с устройством вывода. Младшие разряды регистра адреса магнитного барабана и счетчика синхроимпульсов магнитного барабана подключены ко второй схеме сравнения, старшие разряды регистра адреса через дешифратор подсоединены к коммутатору головок магнитного барабана, схемы сравнения соединены с блоком управления и обмена информации с универсальной цифровой вычислительной машиной.

На фиг. 1 приведена блок-схема специализированной цифровой машины для поиска информации; на фиг. 2 - структурная схема размещения информации на магнитном барабане; на фиг. 3 - функциональная схема взаимодействия магнитного барабана, имеющего адресное обращение к любой ячейке, и стартстопного устройства для считывания с перфоленты; на фиг. 4 - функциональная схема подключения специализированной машины к универсальной вычислительной машине при переписи информации; на фиг. 5 - блок-схема программы универсальной машины при переписи с магнитной ленты на барабан специализированной машины; на фиг. 6 - функциональная схема устройства для обнаружения зацикливания автоматов.

Специализированная цифровая машина для поиска информации включает устройство 1 управления, обеспечивающее нужную последовательность работы устройств в следующих режимах:

а) поиск адресных шифров релевантных документов;

б) перепись информации с перфоленты на магнитный барабан;

в) контроль информации на барабане с помощью эталонной перфоленты;

г) перепись информации на барабан с магнитной ленты через универсальную вычислительную машину.

Устройство управления содержит ряд конечных автоматов 2, включаемых при соответствующих режимах работы, устройство 3 для обнаружения зацикливания автоматов, распределитель импульсов 4, который выдает при запуске три сдвинутых во времени импульса и служит универсальным времязадающим устройством для синхронизации работы управляющих автоматов от магнитного барабана. При переписи информации на барабан через универсальную машину устройство управления обменивается с универсальной машиной управляющими сигналами 5.

Накопитель на магнитном барабане 6 хранит словарь и поисковые образы одного из тематических подразделов информационного массива. Он состоит из магнитного барабана 7 (одного или нескольких), блока коммутации магнитных головок 8 и усилителей записи-воспроизведения 9. Блок 8 управляется через дешифратор 10 со старших разрядов регистра адреса 11. Для сравнения младших разрядов регистра адреса 11 с содержимым счетчика синхроимпульсов 12 предусмотрена схема сравнения 13. Обращение к магнитному барабану 7 производится через регистр числа 14, который связан с усилителями записи-воспроизведения 9 и схемой сравнения 15. Последняя предназначена для сравнения содержимого регистра числа 14 с содержимым регистра набора 16, который находится в устройстве для ввода информации в машину 17.

Это устройство содержит: буквенно-цифровую клавиатуру 18 для ручного ввода в полуавтоматическом режиме или для подготовки перфоленты; быстродействующее стартстопное считывающее устройство 19 для ввода с перфорленты, предназначенное для смены информационного массива на барабане при использовании внешней памяти на перфолентах, ввода поисковых предписаний и ввода контрольной перфоленты для сравнения с информацией на магнитном барабане; массовые каналы 20 для передачи информации из универсальной вычислительной машины на барабан; регистр набора 16 и систему вентилей 21 и 22.

Устройство 23 предназначено для вывода адресных шифров найденных документов либо на быстродействующее печатающее устройство 24, либо на скоростной ленточный перфоратор 25, который готовит перфоленту для последующего ввода во второй контур.

Магнитные головки всех дорожек барабана, за исключением дорожек маркера начала и синхроимпульсов, скоммутированы группами по 15 головок в каждой группе. Несколько групп отведено под словарь ключевых слов, в остальных записаны поисковые образы документов. Информация в словаре и в поисковых образах записана идентично (фиг. 2). Двенадцать дорожек I-XII являются информационными. В каждой строке этих дорожек записано двухбуквенное подслово или двенадцатиразрядный двоичный код дескриптора. Дорожка XIII используется для записи конца слова или конца поискового образа документа. В информационных дорожках словаря против этой отметки записан код соответствующего дескриптора, а против конца поискового образа - адресный шифр документа.

Дорожка XIV отводится для записи и хранения отметок о несравнении при переводе и поиске. Эти отметки записываются против концевых отметок на дорожке XIII (на фиг. 2 пунктиром).

На дорожке XV записывается контрольная сумма строки по модулю 2.

В каждой группе словаря записываются слова, начинающиеся с определенных букв. Порядок расположения слов внутри группы произвольный.

Основным режимом работы машины является поиск адресных шифров релевантных документов. Поисковое предписание вводится в виде набора слов естественного языка вручную с клавиатуры 18 или с предварительно подготовленной перфоленты через считывающее устройство 19. В каждой строчке перфоленты записывается шестиразрядным кодом буквенно-цифровой знак. В конце каждого слова ставится специальный знак «конец слова». Последнее слово запроса отмечается, кроме того, знаком «конец запроса».

Каждое слово последовательно по две буквы вводится на регистр набора 16 для сравнения с подсловами слов словаря, которые считываются с барабана на регистр числа 14. Выбор нужной группы словаря производится автоматически по первой букве слова. При переводе первое подслово запроса сравнивается со всеми первыми подсловами выбранной группы, второе подслово запроса со всеми вторыми подсловами и т.д. В случае сравнения соответствующих подслов на дорожке XIV никакой записи не происходит, в противном случае, т.е. при несравнении, на дорожке XIV против отметки конца слова на дорожке XIII записывается единица. По сигналу «конец слова» производится анализ результатов перевода: если на дорожке XIII записан нуль, то с барабана считывается код дескриптора и передается на регистр 16.

После этого коды дескрипторов всех поисковых образов последовательно по группам считываются на регистр 14 и сравниваются с кодом дескриптора на регистре 16, полученным при переводе первого слова. При этом аналогичным образом на дорожке XIV против отметки конца документа, записанной на XIII дорожке, записывается единица в случае несравнения.

Точно также производится ввод и перевод по словарю второго слова и сравнению поисковых образов со вторым дескриптором запроса и т.д.

После ввода сигнала «конец запроса» анализируются результаты сравнения и выводятся адресные шифры релевантных документов. Если на дорожке XIV против отметки конца документа на XIII дорожке стоит нуль, адресный шифр документа считывается из барабана и выводится на печатающее устройство или перфоленту.

После вывода адресных шифров всех найденных документов начинается ввод и обработка следующего поискового предписания.

Узел предлагаемой специализированной машины, обеспечивающий взаимодействие магнитного барабана, имеющего адресное обращение к любой ячейке с быстродействующим стартстопным устройством ввода с перфоленты, состоит из следующих элементов (фиг. 3): стартстопного устройства считывания 19 с перфоленты, схемы опознавания 26 считанных с перфоленты сигналов и схемы управления вводом 27, синхронизируемой импульсами 28 и предназначенной для выработки сигналов 29 протяжки, считывания и останова перфоленты, буферного регистра 30 для хранения строки, считанной с перфоленты, вентилей 21 и 22 для передачи информации соответственно в регистр набора 16 и регистр адреса 11.

Регистр набора 16 служит для хранения ключевых подслов при переводе последних в коды дескрипторов либо для хранения кодов дескрипторов при поиске документов.

Регистр адреса 11 предназначен для хранения адресов документов, записываемых с регистра набора 16 на магнитный барабан, либо передаваемых в печатающее устройство по шинам 31 в режиме контроля.

В указанный узел специализированной машины входит также накопитель на магнитном барабане с адресным обращением к любой ячейке, описанный выше.

Усилители записи воспроизведения сигналов с дорожек I-XII по каналам 32 и 33 связаны соответственно с регистром числа 14 и регистром набора 16, усилители сигналов с дорожек 34 и 35 по каналам 36 связаны с устройством управления 1.

Усилитель 37 выдает синхроимпульсы магнитного барабана, которые через вентили 38 и 39 соответственно подаются на счетчик синхроимпульсов 12 и регистр адреса 11, который может работать в режиме счетчика.

Последовательность работы вентилей 38, 39, 40 и 41 каналов 32, 33 и 36 схем сравнения 15 и 13 обеспечивается устройством управления 1.

К накопителю на магнитном барабане 6 относятся также регистр числа 14, куда поступает считанная информация по каналам 32, схема сравнения 15 для сравнения содержимого регистра числа 14 и регистра набора 16, схема сравнения 13 для сравнения содержимого счетчика синхроимпульсов 12 с младшими разрядами регистра адреса 11. Вентили 40 и 41 передают содержимое регистра числа 14 и регистра адреса 11 соответственно на регистр набора 16 и счетчик синхроимпульсов 12 для продолжения поиска и печати следующего адреса по окончании печати предыдущего, а также для передачи дескриптора, найденного при переводе по словарю, на регистр набора 16.

Информационные шины 31 передают содержимое регистров 11, 14 и 16 в печатающее устройство. Информация со старших разрядов регистра адреса 11 через дешифратор 10 поступает на блок 8 для выбора нужной группы магнитных головок. Передачами на регистр набора 16 и регистр адреса 11 управляет схема управления вводом 27 после опознавания схемой 26 соответствующих служебных комбинаций. После этого запускается соответствующий автомат устройства управления 1, который разрешает подсчет синхроимпульсов счетчиком 12. При совпадении содержимого регистра адреса 11 и счетчика синхроимпульсов 12 схема сравнения 13 выдает сигнал совпадения, по которому производится запись содержимого регистра набора 16 на магнитный барабан 7 через выбранную группу головок, усилители записи-воспроизведения 9 и каналы 33.

Подобным же образом осуществляется и контроль содержимого магнитного барабана с помощью перфоленты. Отличие этого режима работы от вышеописанного состоит лишь в том, что информация не записывается на магнитный барабан с регистра набора 16, а считывается через усилители 9 по каналам 32 на регистр числа 14.

В случае совпадения содержимого регистра числа 14 и регистра набора 16 схема сравнения 15 выдает сигнал в устройство управления 1 на продолжение контроля содержимого магнитного барабана. Таким образом, содержимое перфоленты позволяет контролировать как отдельные участки, так и всю информацию на магнитном барабане. В случае несовпадения информации регистра набора 16 и регистра числа 14 устройство управления 1 обеспечивает вывод на печать через шины 31 адреса несравнившейся информации с регистра адреса 11, а также содержимое регистра набора 16 и регистра числа 14. Кроме контроля магнитного барабана, этот режим дает возможность контролировать правильность ввода информации через стартстопное устройство считывания 19 с перфоленты, схему опознавания 26, регистр набора 16 и регистр адреса 11.

Наряду с режимами записи информации с перфоленты на магнитный барабан, контроля ввода и хранения информации на магнитном барабане 7 взаимодействие узлов 17 и 6 используется при автоматическом поиске информации по запросам.

Поисковые предписания в виде набора ключевых слов, пробитых на перфоленте уже описанным способом, вводятся в регистр набора. Далее происходит перевод ключевых слов в дескрипторы запроса с помощью словаря, записанного на магнитном барабане.

Ключевое слово - двухбуквенные подслова - вводится на регистр набора 16, а содержимое словаря последовательно считывается с магнитного барабана 7 через усилители считывания 9 по каналам 32 на регистр числа 14.

В случае несравнения подслова, находящегося в регистре набора 16, и подслова, считанного из словаря, на дорожке XIV ставится по каналам 36 признак несравнения, который записывается против отметки о конце ключевого слова на дорожке XIII. После просмотра словаря происходит считывание кода дескриптора на регистр набора 16 через вентиль 40 с регистра числа 14 при отсутствии отметки о несравнении на дорожке XIV против отметки конца слова на дорожке XIII. Так производится перевод ключевого слова, записанного первоначально на перфоленте, в код дескриптора. После этого по найденному коду дескриптора, хранящемуся на регистре набора 16, аналогичным образом производится поиск адресов документов, содержащих этот дескриптор.

Для этого устройство управления 1 последовательно считывает все поисковые образы документов, записанных на магнитном барабане 7, и сравнивает их с кодом дескриптора запроса, хранящимся на регистре набора 16.

Осуществляя последовательный просмотр всех барабанов, производят запись отметки о несравнении на дорожке XIV против конца тех документов, которые не содержат данный дескриптор в своем поисковом образе.

Последовательный просмотр словаря и поисковых образов достигается подсчетом синхроимпульсов на регистре адреса 11. Импульс переноса с младших разрядов регистра адреса 11 при переводе по словарю воспринимается как сигнал конца просмотра словаря, импульс переполнения регистра адреса 11 - как сигнал конца просмотра всех поисковых образов.

По сигналу конца просмотра всех барабанов устройство управления считывает адресные шифры документов на регистр набора 16 через вентиль 40 при отсутствии отметки о несравнении на дорожке XIV против отметки конца документа и выводит на печать или перфоленту.

Осуществляя последовательный просмотр барабанов, устройство управления опознает первый встретившийся нулевой сигнал на дорожке XIV против отметки конца документа на дорожке XIII. При этом регистр адреса 11 прекращает счет синхроимпульсов, поступающих с дорожки XI через вентиль 39, а устройство управления передает по каналам 32 с усилителей считывания 9 через регистр 14 и вентили 40 адресные шифры документов на регистр 16, содержимое регистра адреса 11 через вентили 41 на счетчик 12 и выводит на печать или перфоленту адресные шифры.

По окончании печати или перфорации производится подсчет синхроимпульсов регистром адреса 11 до сравнения со счетчиком 12, чтобы не печатать вторично уже отпечатанные адреса. Только после сравнения схема 13 выдает сигнал в устройство управления 1 на продолжение дальнейшего опознавания адресных шифров найденных документов. Таким же образом происходит вывод на печать или перфоленту всех адресов релевантных документов.

Таким образом, взаимодействие магнитного барабана, имеющего адресное обращение, со стартстопным устройством считывания с перфоленты без использования буферной памяти обеспечивает автоматическое заполнение накопителя при переписи информационных массивов, автоматический ввод запросов, контроль ввода и хранения информации на магнитном барабане.

С целью использования внешней памяти на магнитных лентах, сокращения времени заполнения барабана и исключения оперативной памяти и накопителей на магнитной ленте при заполнении барабана предусмотрен специальный режим переписи информации на барабан с магнитной ленты через внешний накопитель и оперативную память универсальной машины.

Функциональная схема подключения специализированной машины к универсальной вычислительной машине показана на фиг. 4.

Для управления режимом переписи устройство управления 1 содержит специальный автомат на триггерах 42 и 43. Запускает автомат формирователь 44, на который поступает по каналам с дешифратора кода операции универсальной машины сигнал 5, свидетельствующий о наличии в регистре команд определенного кода операции, например операции «блокировка округления». Сигнал с формирователя 44 поступает на входы схем совладения 45 и 46, открываемых соответственно единичным и нулевым выходами триггера 42. Выходы указанных схем совпадения используются соответственно для открывания групп вентилей 21 и 22, соединяющих регистр набора 16 и регистр адреса 11 с массовыми каналами 20, обеспечивающими передачу информации из универсальной машины.

Нужную временную последовательность обеспечивает распределитель импульсов 4, который выдает три сдвинутых во времени импульса 47, 48 и 49. Запуск распределителя импульсов в режиме переписи осуществляется через сборку 50, на которую поступает сигнал с выхода схем совпадения 46 и 51. На входы схемы совпадения 51 подаются синхроимпульсы 52 магнитного барабана и единичные выходы триггеров 42 и 43.

Триггер 42 в нулевое состояние устанавливает сборка 53, на которую поступают сигнал общего сброса 54 и сигнал со схемы совпадения 55, на которую приходят второй задержанный импульс 48 распределителя импульсов 4 и сигнал 56 со схемы сравнения 13 (см. фиг. 1). Единичный вход триггера 42 соединен с выходом схемы совпадения 57, на которую подается первый задержанный импульс 47 распределителя импульсов 4 и нулевой выход триггеров 43.

Для установки в нулевое состояние триггера 43 служит сборка 58, на которую поступает сигнал общего сброса 59 и выходной сигнал схемы совпадения 60. На входы схемы 60 подается третий задержанный импульс 49 и нулевой выход триггера 42. На единичный вход триггера 43 подается сигнал со схемы совпадения 45. Единичный выход триггера 43 и нулевой выход триггера 42 заведены на схему совпадения 61, которая выдает сигнал 62 «запись» в накопитель на магнитном барабане.

Устройство управления содержит также схему совпадения 63, на входы которой подаются нулевые выходы триггеров всех автоматов 64. Сигнал со схемы 63 поступает на один из ключей пульта управления универсальной вычислительной машины и свидетельствует об окончании работы устройства управления 1.

Универсальная вычислительная машина совместно со специализированной при заполнении барабана с магнитной ленты работает следующим образом (блок-схема программы, состоящей из определенных операций, показана на фиг. 5).

Она выполняет операцию 65 - ввод зоны с магнитной ленты в оперативную память, затем операцию 66 - формирование адреса ячейки магнитного барабана путем прибавления постоянного шага к начальному адресу. После этого следует операция 67 - условный переход по ключу, на который заведен сигнал со схемы 63, свидетельствующий об окончании работы устройства управления 1 специализированной машины. Если этот сигнал еще не поступил, то универсальная машина «ждет», причем пауза осуществляется путем повторения цикла «условный переход» - «безусловный переход» (оператор 68). После прихода сигнала со схемы 63 универсальная машина выполняет операцию 69 - блокировка округления. При наличии кода этой операции на регистре команд универсальной машины по каналу поступает сигнал на формирователь 44, который обеспечивает передачу адреса по каналам 20 через вентили 22 на регистр адреса 11. Этот же сигнал через схему совпадения 46 и сборку 50 запускает распределитель импульсов 4. Импульс 47 распределителя 4 через схему совпадения 57 переводит триггер 42 в состояние «1».

В это время машина выделяет 12-разрядный код из очередного слова, введенного в оперативную память с магнитной ленты. Это делается с помощью операции 70 - логическое умножение на соответствующую константу и операции 71 - сдвиг.

После этого используется операция 72 - блокировка округления для сигнализации в специализированную машину о готовности выдачи кода. Сигнал с формирователя 44 через схему совпадения 45 управляет занесением кода числа на регистр набора 16 через вентили 21. Этот же сигнал устанавливает триггер 43 в состояние «1», после чего синхроимпульсы 52 магнитного барабана через схему совпадения 51 и сборку 50 запускают распределитель импульсов 4. Второй задержанный импульс 48 при наличии на схеме совпадения 55 сигнала 56 со схемы сравнения 13 (фиг. 1) переводит триггер 42 в состояние «0». После этого схема совпадения 61 выдает сигнал 62 «запись», по которому код с регистра набора 16 записывается на барабан. Третий задержанный импульс 49 через схему совпадения 60 переводит автомат в исходное состояние, после чего схема 63 снова выдает сигнал об окончании работы устройства управления на ключ пульта управления универсальной машины.

Программа универсальной машины завершается двумя операциями 73 и 74 - конец цикла. Первая повторяет цикл обработки всех слов, введенных из очередной зоны магнитной ленты в оперативную память, вторая - последовательно вводит все нужные зоны с магнитной ленты. По окончании второго цикла происходит останов обеих машин.

Приведенная схема обеспечивает взаимодействие специализированной машины с универсальной вычислительной машиной, позволяет использовать внешнюю память на магнитной ленте, значительно сократить время заполнения магнитного барабана, полностью исключить оперативную память и накопитель на магнитной ленте при заполнении магнитного барабана.

С целью непрерывного контроля, устройство управления содержит схему для обнаружения зацикливания всех автоматов (фиг. 6).

Принцип контроля состоит в том, что каждый автомат устройства управления работает определенное время от его запуска до сброса. Если по каким-либо причинам автомат остается несброшенным, то схема контроля сигнализирует о недопустимо большом времени работы автомата, что и является сигналом сбоя. При этом на пульте оператора высвечивается сигнал сбоя и место сбоя индикацией триггеров автоматов.

Схема состоит из счетчика 75 для подсчета числа циклов, проработанных одним из автоматов: сборки 76, на которую поступают импульсы запуска автоматов по шинам 77 схемы совпадения 78, на которую подаются импульсы сброса автоматов со сборки 79 и информация о пребывании автоматов в рабочем состоянии со схемы 63 (фиг. 4) через инвертор 80. Переполнение счетчика 75 передается на триггер индикации 81, единичный выход которого 82 заведен на пульт оператора.

Работа схемы начинается с прихода на сборку 76 импульса запуска одного из автоматов, который устанавливает счетчик 75 в нулевое состояние. К моменту прихода импульса сброса автомата по шине 83 на сборку 79 один из его триггеров обязательно находится в единичном состоянии. В результате через инвертор 80 откроется схема совпадения 78, куда поступит импульс сброса со сборки 79. Таким образом, на счетчик 75 запишется единица. Если автомат был исправлен, то импульс сброса установит его в исходное состояние, и на вход схемы совпадения 78 с инвертора 80 не будет подан разрешающий уровень, следующий сигнал сброса автомата не пройдет на счетчик 75. При неисправном автомате импульс сброса не сможет вернуть его в исходное состояние, и с инвертора 80 на вход схемы совпадения 78 будет все время подаваться разрешающий уровень. Последующие импульсы сброса автомата будут суммироваться на счетчике 75. При недопустимо долгом времени работы автомата наступает переполнение счетчика. Сигнал переполнения устанавливает триггер 81 в единичное состояние, и на пульт оператора машины выдается сигнал «сбой».

Таким образом описанная схема производит непрерывный контроль работы устройства управления.

Цифровая машина для поиска информации, использующая информационно-поисковые языки дескрипторного типа, содержащая внешние запоминающие устройства на магнитной ленте, регистры, логические устройства и устройства ввода-вывода, отличающаяся тем, что, с целью ее упрощения, стартстопное устройство ввода и буквенно-цифровая клавиатура подсоединены через первую и вторую группы вентилей к регистрам набора и регистрам адреса, регистр набора соединен с регистром чисел магнитного барабана и с первой схемой сравнения, подсоединенной к регистру чисел и регистру набора, а также с устройством вывода, младшие разряды регистра адреса магнитного барабана и счетчика синхроимпульсов магнитного барабана подключены ко второй схеме сравнения, старшие разряды регистра адреса через дешифратор подсоединены к коммутатору головок магнитного барабана, схемы сравнения соединены с блоком управления и обмена информации с универсальной цифровой вычислительной машиной.