Устройство для обработки сейсмических данных Советский патент 1980 года по МПК G06F17/00 G01V1/28 G06F169/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для ускоренного решения типовых сейсмических задач: фильтрации, деконволюции, разновременного суммирования трасс на универсальных ЭВМ. Из-за Своей универсальности эти ЭВМ имеют невысокую производительность при обработке данных сейсморазведки.

Известно устройство 1 содержащее блок обработки информации, включающий аналого-цифровой преобразователь, схемы выделения порядка и знака числа, коррелятор, состоящий из блока памяти знака и порядка числа, блока умножения, накапливающего сумматора, цифроаналогового преобразователя, и устройство регистрации. Устройство предназначено в основном для обработки данных при исследова- , НИИ земной коры и реализовано с использованием принципов построения сейсмических приборов.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 2. Оно содержит блок оперативной памяти, связанный с блоком формирования адресов, центральньгй вычислитель, соединенный с регистром команд и

через регистр обмена с блоком оперативной памяти, и блок центрального управления, связанный с регистром команд и центральным вычислителем.

к недостаткам данного устройства относится невысокая производительность при обработке данных сейсморазведки.

Цель изобретения - повышение

10 производительности, устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство г содержащее блок оперативной памяти, соединенный двухсторонними связями с регистром обме15на, вход блока оперативной памяти подключен к -блока формирования адресов, регистр команд, первый выход которого соединен со входами блока формирования адресов и процес20сора, вход регистра команд подключен к первому выходу регистра обмена, первый вход которого соединен с выходом процессора, управляющий вход процессора подключен к первому выходу

25 блока центрального управления, введены три сдвиговых регистра, блок умножения, кольцевой сдвиговый регистр, сумматор, дешифратор кода групповой операции, триггер режима,

30 коммутатор, распределитель импульбов, блоки местного управления и блоки управления групповыми операциями. При этом первый вход блока умножения через кольцевой сдвиговый регистр соединен с выходом первого сдвигового регистра, второй вход 1подключен к выходу второго сдвигово го регистра, входы первого и второг сдвиговых регистров соединены со вторым выходном регистра обмена, выход сумматора подключен ко входу третьего сдвигового регистра, выход которого соединен со вторым входом регистра обмена и с первым входом сумматора. Второй вход сумматора подключен к выходу блока умножения, вход дешифратора кода групповой one рации - ко второму выходу регистра команд, а выход соединен с первыми входами блоков управления групповыми опер аЦиями и через триггер режиTvta подключен к третьему входу регистра обмена. Второй выход блока центрального управления через после довательно соединенные коммутатор и распределитель импульсов соединен со вторь1ми входами блоков управления групповыми операциями, выходы которых подключены соответственно do входом блоков местного управления, выходы которых подсоединены со Ответственно к выходам устройства. В устройстве учтена специфика об работки данных сейсморазведки (груп повой характер вычислительных проце дур, возможность упаковки сейсмичес ких данных благодаря их меньшей раз рядности, частота использования разных процедур в реальных графах обработки). Оно является не автр; номным вычислительным устройством, а аппаратным расширением процессора .Э|ВМ с максим альным использованием существующей аппаратуры. На чертеже представлена схема устройства. Она содержит блок 1 формирования адресов, процессор 2, блок 3 оперативной памяти, регистр 4 обмена, регистр 5 команд, блок б центрального управления, триггер 7 режима, сдвиговые регистры8, 9, 10, дешифратор 11 кода групповой операции; коммутатор 12, кольцевой сдвиговый регистр 13, блок 14 умножения, Сум матор 15, распределитель 16 импульс Цбдоки 17 местного управления, блоки 18 у11р авления групповыми операциями Составные части с 1-й по б-ю пре ставляют собой стандартные узлы ЭВМ а с 7-й. по 19-ю принадлежат описываемому устройству. Переход ЭВМ от обьгчной программы к работе с устройством и возврат выполняются по команде D с различны кш услбвными числа ми, неиспользуеьм ми в обычном режиме. Аппаратурно это происходит следующим образом. - . При подаче на регистр 5 команд команды D с определенным фиксированным условным числом дешифратор 11 определяет вид задаваемой этим числом операции и выбирает соответствующий ей блок 18 управления групповыми операциями, который обеспечивает выполнение этой операции до прихода следующей команды D с другим условным числом. Одновременно взводится триггер 7 режима, потенциал единичного выхода которого перекоммутирует входные и выходные цепи регистра 4 обмена, давая устройству двусторонний доступ к блоку 3 оператиз ной памяти. В случае подачи на регистр 5 команд команды D с определенным условным числом происходит сброс триггера 7 режима, при этом ЭВМ переходит к нормальному режиму работы, блоки 18 также возвращаются в исходное состояние, регистры 8, 9, 10 обнуляются, устройство, в-целом переходит в ждущий режим. Для адресации массивов данных в блоке 3 оперативной памяти при работе с устройством и передачи информации из ЭВМ в устройство используется команда S с признаками адресов. Извлекаемая по первому адресу из блока 3 информация в любом случае записывается в регистр 8. Информация, извлекаемая по второму адресу, в зависимости от вида операции может быть записана в регистр 8. В данном случае ранее записанная в этот регистр информация переписывается в. кольцевой сдвиговый регистр 13. Информация из устройства в ЭВМ передается по команде N (с признаками адресов). Команда s (без признаков адресов), используется для масштабирования выходных значений путем сдвига влево информации в регистре 10, командам (без признаков) обеспечивает передачу в ЭВМ числа переполнений сумматора 15 , . Таким образом,полное выполнение какой-либо операции требует подачи цепочкикоманд. Последовательность команд в цепочке задается программно. Она различна для разных операций и может менятьс.я для одной операции в определенных пределах в зависимости от характера решаемой задачи. Групповой характер операций дает выигрыш в быстродействии при выполнении операции свертки, являющейся основной. При выполнении этой операции за одну машинную команду в устройстве произйодится 16 парных операций умножение + сложение. Для получения четырех выходных вычислительных значений необходимо иметь серию из п /4 команд S , где п - длина оператора. При этом каждый раз осуществляется

запуск распределителя 16 импульсов, которь.й совместно с xoMMyTatopOM 12, пропускающим управляющие сигналы из блока 6 центрального управления, обепечивает нормальное функционирование выбранного блока 18 управления групповыми операциями, В свою очередь выбранный блок 18 определяет последовательность выполнения микроопераций в данной операции, подавая управляющие сигналы на блоки 17 местного управления, каждый из которых управляет работой определенного узла устройства. Такая ступенчатая организация управления позволяет легко расширять набор операций, выполня - мых устройством. Для этого достаточно лишь ввести дополнительно какой-то блок 18 этой новой операции. Некоторая аппаратурная избыточность схем управления при такой организации вполне оправдана тем более, что схемы управления по объему составляют лишь незначительную часть оборудования.

После вычисления 4 выходных значений подается команда N , при этом вычисгенный результат отсылается в блок 3. Затем вновь задается цепочка из п/4 команд g и т.д.

Блок 14 устройства представляет собой усеченный перемножитель, форматы на входах и выходе которого совпадают, т.е. произведение вычисляется округленно. Это позволило увеличить внутреннее быстродействие устройства,. так как последовательный перенос в усеченном матричном перемножителе имеет длительность примерно в 1,5 раза меньшую, чем в полном. Кроме того, значительно уменьшаются аппаратурные затраты, в этом случае не требуется увеличивать разрядность блока 14 умножения, сумматора 15 и регистра 10.

При операциях типа свертки - корре 1яции скругление произведения, сокращающее его длину до разрядности входных данных, вызывает ошибку в результате,, которая при той же разрядности не превышает единицы м.аадщего разряда. Этот результат соответствует заполнению разрядной сетки максимальными значениями входных данных; при неполной их разрядности ошибка возрастает, так что число верных разрядов результата примерно равно числу значащих разрядов входной трассы.

Такое округление при перемножении обеспечивающее уменьшение объема ариметического устройства, не исключает возможности вычислений с повьлиенной точностью, которые выполняются по частям. При этом снижается их скорость, что согласуется с увеличением времени передачи данных повышенной разрядности на.ЭВМ.

Формула изобретения Устройство для обработки сейсмических данных, содержащее блок опе{эативнбй памяти, соединенный двухсторонними связями с регистром обмена, вход блока оперативной паимяти подключен к выходу блока формирования адресов, регистр команд, первый вы({од которого соединен сЪ входами блока формирования адресов и процессора, вход регистра команд подключен к первому выходу регистра обмена, первый вход которого соединен с выходом процессора, управляющий вход

5 процессора подключен к первому выходу блока центрального управления, отличающеес я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены три сдвиговых регист0ра, блок умножения, кольцевой сдвиговый регистр, сумматор, дешифратор кода групповой операции, триггер режима, коммутатор, распределитель импульсов, блоки Местного управле5ния и блоки управления групповыми операциями, щэичем первый вход блока умножения через кольцевой сдвиговый регистр соединен с выходом первого сдвигового регистра, второй вход подключен к выходу второго сдви0гового .регистра, входы первого и второго сдвиговых регистров соединены со вторым выходом регистра обмена, выход сумматора пЬдключён ко и ходу третьего .сдвигового регистра, выход

5 которого соединен со вторым входом регистра обмена и с первым входом сумматора, второй вход сумматора подключен к вьтходу блока умножения, вход дешифратора кода групповой опе0рации подключен ко второму выходу

регистра команд, а выход соединен с первйми иХбдаШГ блоков управлёния J групПотШот ШёрацйяШ ii ёрёэ три гер р ежйма подключен к трётьему вхо-

5 ду регистра обмена, второй выход блока центрального управления через после Дoвa rёЛЁйocПб ЖйёfiWШ IШй(ly ™ татор и распределительимпульсов соединен со вторыми, входами блоков

0 управления групповыми операциями, выходы которых Подключены сЬответственно ко входам блоков местного управления, выходы которых подключены соответственно к выходам .устройства.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3863057, кл, 235-152, 1975.

2.Зимин В.А. Электронные вычис0лительные машинй. М., Машиностроение, 1971, с.86,87 (прототип).