Устройство для предварительной обработки информации Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при проектировании устройства накопления и обработки информации.

Известно устройство для обработки данных, содержащее И процессов, осуществляющих хранение и обработку информации, блок управления, управляющий вводом, выводом и, пересылкой Данных и синхронизирующий работу всех устройств, регистры приема данных признака управляющей информации, признака результата логической операции, входной переменной, признака массива ключей.

Данное устройство позволяет организовать программу вычислений в векторном или коллективном режиме. При этом программа задается не последовательностью команд и адресов операндов, а набором операторов и организацией связей между ними в соответствии с топологией решаемых задач 1.

Указанное устройство чмеет недостатки, заключающиеся в том, что при решении задач предварительной обработки информации, где приходится оперировать с большим потоком быстро поступающей информации и при &еам производить рйд специальных операций (например вычисление. тригонометрических функций, извлечение корня, определение максимальных значений амплитуды из заданного множества ампли туд), оно не обеспечивает требуемого быстродействия, так как

10 устройство содержит однопоточный конвейер, то отказ отдельных элементов конвейера приводит к отказу всей системы в целом.

Наиболее близким к .предложенному

15 по принципу действия И достигаемому результату является устройство для предварительной обработки информации, содержащее арифметический блок, первый, второй и третий блоки сравнения, сверхопе20ративный запоминающий блок, запоминающий блок, блок хранения констант и блок управления, управляющий вход и выход которого являются входом и выходом

73QS40 устройства, блок управления связан дву направленной шиной со всеми блоками устройства, причем выход арифметического блока связан с первыми входами первого и второго блоков сравнения и за поминающего блока, выход второго блока сравнения подключен ко второму входу запоминающего блока и к первому входу сверхоперативного запоминающего блока, связанного двунап авленной шиной с запоминающим блоком, выход которого является информационным выходом устройства, выход сверхоперативного запоминающего блока связан со вторым входом второго блока сравнения, а выход первого, блока сравнения связан с первьгм входом третьего блока сравнения 2. Однако,указанное уЪтройсТво имеет недостатки, например связи между блоками устройства не могут программно управляться, что не обеспечивает возможность адаптации. Огкйз одного из блоков приводит к полной неработоспособ ности всего устройства, что понижает надежность. Это устройство не сможет одновременно решать, например такие задачи, как задача обнаружения по критерию К из N и определение максимальных значений амплитуды из заданного множества амплитуд, принадлежащих одной связанной области, что ограничивает быстродействий.. Цель изобретения - повыщение надежности и увеличение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок извлечения корня, блок вычисления тригонометрических функций, первый второй, третий, четвертый и пятый коммутаторы И дополнительный арифметический блок, свяэан)р1ые двунапр авленной шиной с блоком управления, причем вкод блока извлечения кор ни является информационным входом устройства, выход .блока извлечения корня подсоединен ко входу блока вычисления тригонометрических функций и первому входу дополнительного арифметического блока, выход блока вычисления тригонометрических функций связан с первьп входом первого коммутатора, второй вхо которого и первый вход второго коммута соединены с выходом запоминающег блока, выход первого коммутатора связа СО вторым входом дополнительного арифметического блока, выход которого подс Шйен кпервому входу третьего коммута тора, вторые входы которого и второго коммутатора связаны с выходом блока

«ii:i,Z.r. хранения констант, информационный вход устройства для предварительной обработки информации является третьим входом второго коммутатора, выход которого связан с первым входом арифметического блоКа,/ выход второго блока сравнения подключен к первому входу четвертого коммутатора, второй вход которого подсоединен к выходу сверхоперативного запоминающего блока, выходы первого и третьего блока сравнения соединены с первым и вторым входами пятого коммутатора, выход к от орого связан со вторым входом сверхоперативного запоминающего блока, выход третьего коммутатора подсоеди- . нен ко второму входу первого блока сравнения, выход четвертого коммутатора связан со вторым входом третьего блока сравнения. . На чертеже представлена блок- ;хема устройства. Устройство содержит арифметический блок 1, запоминающий блок 2, блок 3 уп1эавления, блОк 4 хранения констант, первый блок 5 сравнения, второй блок 6 сравнения, третий блок 7 сравнения, сверхоперативный запоминающий блок 8, информационный вход 9 устройства, ин- формационный выход Ю устройства, управляющий вход 11 устройства, выход 12 устройства, блок 13 извлечения корня, блок 14 тригонометрических функ- ций, дополнительный арифметический блок 15, коммутаторы 16-20. Устройство работает следующим образом..При решении всех задач входная информация поступает на вход 9, одновременно на вход 11 поступают синхронизирующие импульсы. Блок 3 декодирует управляющие сигналы, определяет тип решаемой задачи и адаптирует .устройство на оптимальную структуру при режиме, когда все блоки устройства работают синхронно над выполнением одной задачи, так как в мультиплексном режиме, когда ряд блоков работает самостоятельно и поступают только общие инструкции от центрального устройства управления. Входная информация черезг блоки 17 и 1 может запоминаться в блоке 2. Все блоки устройства, кроме основных операций (арифмётических, логических, запоминающих и т. д.), могут выполнять операции трансляции. Работу устройства рассмотрим на Яримере.Решение пороговой задачи производит ся в блоке по мере прихода информации по входу 9, При этом блок 1 производит вычисления по формуле: где Р - значение порога; - пороговый множитель, храНя- . щийся в блоке 4; Q - двоичный код амплитуды вход ной информации в i момент времени; U - число объектов, информация с которых подлежит обра.ботке. Вычислительное значение порога по команде с блока 3 засылается для хранения в блок 2. При отказе блока 1 информация об отказе поступает в блок 3, который перестраивает устройство таким образом, что данная задача может быть решена блоком 15, а результат вычисле ний записан в блок 2 через 19, 5, 16 и 8 блоки. При решений задачи обнаружения по критерию К из М устройство работает М циклов, определяемых управляющими сигналами блока 3. В каждом цикле на вход устройства 9 в блок 1 через комму татор 17 поступает информация от U объектов, упорядоченных в плоскости , Ч в виде h -разрядньгх параллельных кодов, где 1 -j Aik. Кроме вход ной информации , в блок 1 по коман де с блока 3 через коммутатор 17 пост пает значение порогового уровня 9 из блока 2. Следуя дальнейшей команде, по ступающей из блока 3, в блоке 1 производится операция вычитания из входной информации порогового значения Р. Результат работы блока 1 в виде одноразрядного двоичного кода поступает на вхо блока 8 через, блок 6 и записывается по адресуХ,, логической , если логическим О в остальных случаях. После завершения М циклов устройство вычисляет мажоритарную функцию К из М по формуле . ,4i р« (о в остальных случаях, Где 0{.j - значение информации в блоке 8 по адресу X, У.. По команде из блока 3 результаты ре шения задачи обнаружения по критерию К из М, хранящиеся по адресу X, У, М S406 в блоке 8 могут быть переписаны в блок 2 и обратно. Эти операции позволяют устройству изменять критерий К из М. В б;локе 8 хранятся результаты решения пороговой задачи и задачи обнаружения по критерию К из М, причем каждому дискрету блока 8 приписана определенная ячейка блока 2, где хранятся соответствующие амплитуды Одновременно с решением задачи обнаружения по критерию К из М может решаться, например, задача определения максимальной амплитуды. Для этого при решении данной задачи блок 3 перед нача-.. лом поступления информации настраивает блоки 1 6, 15, 5,- 7 на вьшолнение нужных арифметических операций. Кроме этого, ком 1утатор 1 настроен на связь блока 7 с блоком 8, коммутатор 20 на связь блока 6 с блоком 7, коммутатор 19 в процессе работы периодически переключается. При решении этой задачи устройство работает в векторном режиме. При определении максимального зна- амплитуды .; амплитуды, полученные во время накопления в процессе ре- шения пороговой задачи, из блока 2 по,ступают в блок-15 через блок 18, в блоке 15 вычисляется разность двух соседних амплитуд по формуле .. Полученные разности по команде блока 3 поступают на блок 5, через коммута-тор 19 куда поступает информация с блока 4 и управляюш;ие сигналы с блока 3. Блок5 сравнивает разность Ла с константой, поступающей с блока 4, сглаживая тем самым небольшие отклонения амплитуды . Результаты сравнения и , поступающего из блока 8, поступает на блок 7. Этот блок замэряет количество амплитуд (аплитуд, для которых справедливо равенство (. S ла). В момент поступления сигнала из блока 6 блок 7 вычисляет координаты X, У максимальной амплитуды и по к6манде из блока 3 по адресу X, У, М в блок 8, через коммутатор 16 записывается с выхода блока 7 логическая , означающая наличие максимальной амплитуды по данному адресу. Данные о завершении выполнения задачи определения максимума функции поступают из блока 8 в блок 3, который по выходу 12 передает их на дисплей. В случаях, подключения устройства к ЭВМ выходная информация выпается из блока 8 через блок 2 по выходу Ю. Кроме указанных задач, при прёйвари тельной обработке информации часто при- ходится решать пороговую задачу методом скользящего окна. В этом случае информация по входу 9 поступает в виде .двух квадратурных составляющих , . Блок 3 настраивает блок 13 на вычисление функции -я--я А-л1а ъ. с выхода блока 13 информация поступает на блок 14, который был предварительно настроен блоком 3 на вычисление функции. C--Z: А-. i--1-U, где U - длина скользящего окна. с выхода блока 14 через коммутатор 18 поступает на блок 15, где производится вычисление порога по формулехэ - YSTSПосле вычисления Р в зависимости ОТ оперативной ситуации может поступать в блок для реализации операции обнаружения или транспортироваться через блоки 5, 7, 16, 8 для хранения в блоке 2. . Таким образом, предлагаемое устрой ство по сравнению с известным обладае повышенным быстродействием (за счет возможности одновременного решения различных задач) и способностью адаптации, что повышает надежность в сравнении с устройством - прототипом на 30%, существенно расширяет круг решае мых задач и повьппает проиэ(водительнс)ст Формула изобрете н н я Устройство для предварительной об- работки информации, содержащее арифме тический блок, первый, второй и третий блоки сравнения, запоминающий блок, сверхоперативный запоминающий блок, блок хранения констант и блок управления, управляпощий вход и выход которого явллются входом и выходом устройст ва, блок управления связан двунаправле ной шиной со всеми блоками устройства причем выход арифметического блока св зан с первыми входами первого и второ го блоков сравнения н запоминающего блока, выход второго бпока сравнения п кдючен ко второму входу запоминающегв блока и к первому входу сверхоперативного запоминающего блока, связанного двунаправленной шиной с запоминающим блокЪм, выхйд кагорЬго является ционным выходом устройства, выход сверхоперативного запоминающего блока связан со вторым вводом второго блока сравнения, а выход.первого блока сравнения связан с первым входом третьего блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения быстродействия, оно содержит блок извлечения корня, блок вычисления тригонометрических функций, первый, второй, третий, четвертый и. пятый коммутаторы и дополнительный арифметический блок, связанные двунаправленной шиной с блоком управления, причем вход блока извлечения корня является информационным входом устройства, выход блока извлечения корня подсоединен ко входу блока вычисления тригонометрических функций и первому входу дополнительного арифметического блока, выход блока вычисления тригонометрических функций связан с первым входом первого коммутатора, второй вход которого и первый вход второго коммутатора соединены с выходом запоминающего блока, выход первого коммутатора связан со вторым входом дополнительного арифметического блока, выход которого подсоединен к первому входу третьего коммутатора, вторые входы которого и второго коммутатора связаны с выходом хранения констант, информационный вход устройства пля предварительной обработки информации является третьим входом второго коммутатора, выход которого свя- 3ajfi с первым входом арифметического блока выход второго блока сравнения подключен к первому входу четвертого коммутатора, второй вход которого подсоединен к выходу сверхоперативного запоминающего блока, выходы первого и третьего блока сравнения соединены с первым и вторым входами пятого коммутатора, выход которого связан со вторым входом сверхоперативного запоминающего , выход третьего коммутатора подсоединен ко, второму входу первого блока сравнения, выход четвертого коммутатора связан со вторым входом третьего блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 525097, кл.в 06 F15/16, 10,04.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 57472О, кл. Q 06 F 15/00, 12.03.76.