Логическое запоминающее устройство Советский патент 1981 года по МПК G11C11/06 

(54) ЛОГИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ

I

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств хранения цифровой информации.

Известно логичестсое запоминающее устройство (ЗУ), содержащее накопитель на запоминающих элементах, каждый из которых выполнен на двух сердечниках сложной конфигурации. В этом ЗУ возможно выполнение операций логического сложения и логического умножения поступакяцей информации с ранее записанной информации, операции неразрушающего считьтания информации в прямом и обратном кодах по строкам и столбцам матрицы и операции .ассоциативного поиска по всему объему матрицы Б прямом и обратных кодах til,

К недостаткам данного логического ЗУ следует отнести существенные т снические трудности его реализации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является логическое ЗУ, которое содержит как и пред- УСТРОЙСТВО

лагаемое накопитель с числовыми линейками на тороидальных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых линейными шипами записи и считывания и общими разрядными шинами записи и чтения, разрядные формирователи записи, разрядные элементы И записи, регистр признаков обращения на триггерах, адресные элементы И считывания и записи, адресные формирователи

10 считьшания записи, усилители считывания, регистр регенерации на триггерах, причем выходы триггеров регистра признаков обршцения соединены с первыми входами соответствующих апресвых

15 элементов И считьшания , вторые входы которых соединены с управлякацей шиной считывания, а выходы адресных элементов И считывания соединены со входами адресных формирователей счи20тывания, выходы которых соединены с линейными шинами считьюания соответ с-т юших числовых пинеек накопителя, первые входы адресных элементов И за писи соединены с управляющей шиной записи, а выходы соединены со входами адресных формирювателей записи, выходы которых соединены с линейными шинами записи соответствующих числовых линеек накопителя первые входы разрядных элементов И соединены с управ- ляюихей шиной записи, а выходы соединены со входами соответствующих разрядных формирователей записи, выходы которых соединены с разрядными шинами записи накопителя; разрядные шины накопителя соединены со входами соответствующих усилителей считывания, выходы которых соединены со входами установки в 1 соответствующих триггеров регистра регенерации , шины сложения и сбросаГ23. Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие при реализации стековых алгоритмов об работки данных широко применяемых, например, при управлении обменом информацией в памяти ЭВМ. Цель изобретения - увеличение быстродействия известного логическо го ЗУ. Поставленная цель достигается тем, что оао содержит многоканальный счетчик, адресные элементы Р1ПИ и шину начальной установки, первые входы адресных элементов ИЛИ соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика, вторые - со входами ус ройства, а выходы соединены со входами установки в I соответствующих триггеров регистра признаков обращени В4 1ходы которых соединены со вторыми входами разрядных элементов И и первым и входами многоканального счетчика; выходы триггеров регистра регенерации соединены со вторыми входами многоканального счетчика и со вторыми входами адресных элементов И записи, третьи входы многоканального счегчика соединены с шинами начальной установки, сложения и сброса. На фиг, 1 изобрзажена схема предлагаемого логического ЗУ; на фиг. 2 -4 примеры распределения области памяти нак5пителя и многоканального счетчика. Устройство содержит накопитель 1 с числовыми линейками 2 на тороидальны сердечниках 3 с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых шиной 4 начальной установки, разрядными шинами 5 з писи, разрядными шинами 6 чтения, линейными шинами 7 считывания, линей6записи. В устройство ными шинами 8 входят разрядные фoplv(Iиpoвaтeли 9 записи, разрядные элементы 10 И, шина 11 начальной установки многоканального счетчика, шины 12-16 управления, выходы 17 устройства, входы 18 устройств ва, адресные элементы 19 ИЛИ, рггистр 2О признаков обращения, триггеры 21 регистра признаков обращения, шина 22 сброса, адресные элементы 23 И считьшания, адресные элементы 24 И записи, адресные формирователи 25 считывания, адресные формирователи 26 записи, усилители 27 считьюания, регистр 28 регенерации , триггеры 29 регист{ й регенерации и, шина ЗО сброса, многоканальный счетчик 31. Первые входы адресных элементов 19 ИЛИ являются входами устройства, вторые входы соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика 31, а выходы адресных элементов 19 ИЛИ соединены со входами установки в 1 триггеров 21 регистра 20 признаков обращения, причем выходы триггеров данного регистра, являясь выходами 17 устройства, одновременно соединены : с первыми входами соответствующих адресньсх элементов 23 И считывания, вторые входы которых соединены с управляющей щиной 13 считывания; со вторыми входами разрядных элементов 1О И, первые входы которых соединены с управлякщей шиной 14 записи; с соответствующими входами многоканального счетчика 31. Выходы адресных элементов 23 И счи- тывания соединены со входами адресных формирователей 25 считьтания, выходы которых соединены с линейными шинами 7 считывания соответствующих числовых линеек 2 накопителя 1. Выходы разряд- . ных элементов 10 И соединены со входами разрядньсх формирователей 9 запи- си, выходы которых соедине гы с разрядными шинами 5 записи накопителя 1. Разрядные шины 6 чтения накопителя 1 соединены со входами усилителей 27 считывания, выходы которых соединены со входами уст ановки в 1 соответствующих триггеров 29 регистра 28 регенерации, выходы которых соединены одновременно с соответствующими входами многоканального счетчика 31 и со торыми входами адресных элементов 24 И записи, первые входы которых сое хинены с управляющей шиной 16 записи. Выходы адресных элементов 24 И записи соединены со входами адресных формирователей 26 записи, выходы которых соединены с линейными шинами 8 записи соответствующих числовых ли- неек 2 накопителя I. Выходы многоканального 31 соединены также с управляющими шинами 11 начальной у тановки, 12 сложения и 13 сброса. Устройство позволяет реализовать стековое хранение и обработку 1шформа- ции. Работа устройства при выполнении стековой обработки объясняется на при мере построения и обработки стека запросов при управлении обменом блоками информаш1и ( БИ ) между разл1гчными ЗУ ЭВМ в случае применения алгоритма замещения ( правила выбора БИ, уда ляемых из ЗУ, в которое вводится информаш1я, при отсутствии в нем свободного места) типа ИДИ - удаление наиболее давно использованного БИ. Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии в многоканаль ный счетчик 3, каждый канал которого сопоставлен соответствующему блоку ЗУ, записаны числа, причем максимальное число соответствует наиболее давно oHpouieHHOMy блоку, а О - блоку, onpouieH}iOMy последним. В каждой число вой линейкр накопителя, также сопоставленной соответствунлцему блоку ЗУ, за- писаны единиш в тех разрядах, номера которых соответствуют каналам счетчика, хранящим числа, меньшие значе {ия числа, соответствующего данному блоку. Например, на фиг. 2 изображено состояние многоканального счетчика 31 и накопителя 1 для последовательности обращений к блокам с номерами 1,5,0, 2,6,7,3,4 для случая ЗУ, имеющего во-. семь блоков. При первоначальной загрузке устройства состояния многоканального счет чика и накопителя безразличны и MOPVT быть установлены , например, подачей сигналов в щины 11, 14, 16 управле- ния . При этом в многоканальном счетчике будут установлены числа, являкищиеся дополнением до ( п - 1) номера канала, где « - число БИ, размещаемых в ЗУ, а в накопителе, который мож но рассматривать как квадратную матрицу, будут записаны единицы во всех позициях правее главной диагонали. При обработке, стека запросов возмож , ны два случая : обращение происходит к Б И, хранящемуся в ЗУ и обращение происходит к БИ, отсутствующему в ЗУ (т.е. ьыбор БИ, подлежащего удалению) При обращении к Б И, хранящемуся в ЗУ перестройка состояний многоканального счетчика и накопителя осуществляется следующим образом. Триггер 21 регистра признаков обращения, соответствующий блоку, к которому производится обращение, посредством сигнала, поступающего со входов 18 устройства через адресные элементы 19 ИЛИ устанавливается в 1. Затем подачей управляющего импульса на щнну 15 считьтания, поступающего через адресный элемент 23 И считывания, производится запуск адресного формирователя 25 считывания , соответствующего номеру блока, установленного на регистре 2р признаков обращения. Под действием адре ного тока осуществляется считы ,ание информации с соответствующей числовой линейки 2 накопителя 1, и на разрядных шинах 6 чтения, при переключении сердечников 3, iнаходящихся в состоянии 1, наводятся выходные сигналы, которые че рез усилители 27 считывания поступают на входы установки в 1 триггеров 29 регистра 28 регенерации. В следующем такте производится изменение состояния многоканального счетчика 31 посредством подачи управляющего сигнала на шину 11 начальной установки, что вызывает добавление единиц в каналах многоканальгюго счетчика 31, связанных с тр1п герами 2; регистра 28 регенерации, установленных в 1. Одновременно на шину 16 записи подается импульс, поступающий через адресные элементы 4 И записи, связанные с триггерами 2 9 регистра 28 регенерации, установленными в 1, на запуск адресных формирователей 26 записи и через разрядный элемент 1О И, связанный с триггером 21 регистра 20 признаков обращения, установленным в 1, на запуск разрядного формирователя 9 записи. При этом те сердечники 3 числовых линеек 2 накопителя 1, на которые воздействуют адресный и разрядньп1 полутоки, переключаются в состояние , Кроме того, одновременно подается сигнал на шину 13 сброса, вызывающий установку в нулевое состояние того ка- нала многоканального счетчика 31, который связан с триггером 21 регистра 20 признаков обращения, установленным в 1. В результате выполнения этих действий в канале многоканального счетчика 31, соответствующего блоку, к которому происходит обретение устанавливается О, а числа в каналах, кото-, рые были меньше рассмотренного, увеличиваются на единицу. Это соответствует перемещению блока, к которому произошло обращение на первое место в последовательности обращений, Крюме того, в числовых линейках 2 накопителя 1, соответствующих каналам , в которых числа были увеличены на i, оказьшаются записаны 1 .в разряде, соответствующем блоку, к которому произошло обращение. Эти едининь указывают на то, что число, установ ленное в канале, соответствующем этому блоку стало меньще числа в названых каналах. На фиг, 3 представлены изменения, произощедшие в многоканальном счетчике 31 накопителя 1 при обращении к блоку 2,

При обращении к БИ, отсутствующему в ЗУ, необходимо определить номер блока, обращение к которому происходило наиболее давно, т.е. найти канал, хранящий наибольшее число, (В рассматриваемом примере это число Ш), Для этого на управляющую шину 12 сложения многоканального счетчика 31 подается сигнал добавления единицы ко всем каналам сч« тчика. При этом в кана- ле, хранящем максимальное число, возникает перенос 1 из старшего разряда (если количество блоков, не равно 2 , то многоканальный счетчик 31 должен иметь соответствующий коэффициент пересчета). Сигнал переноса из многоканального счётчшса 31 через адресные элементы 19 ИЛИ поступает на вход установки в 1 соответствующего триггера 21 регистра 20 признаков обращения. Регистр 0 признаков обращения должен быть предварительно обнул ен подачей сигнала ни щины 22 сброса. После этого на шину 25 считьша- ния подается сигнал, посту-пающий через адресный элемент 23 И считьтания на соответствующий адресный форм1фователь 25 считывания. При этом под действием адресного тока осуществляется считывание информации с соответствующей числовой линейки 2 накопителя 1 и на разрядных шинах 6 чтения при переключении сердечников 3, находящихся в состоянии 1 наводятся выходные сигналы, которые через усилители 27 считывания поступают на входы установки в 1 три геров 29 регистра 28 регенерации. Затем на шину 16 записи подается импуль поступающий через адресные элементы 24 И записи, связанные с триггерами 29 регистра 28 регенерации, установ ленными в 1, на запуск адресных формирователей 26 записи и через разрядный элемент 10 И, связанный с триггером 21 регистра 20 признаков обращения, установленным в 1, на запуск разрядное о формирователя 9 записи. При этом те сердечники 3 числовых линеек 2 накопителя 1, на которые воздействуют адресные и разрядный полуто- ки, переключаются в состояние 1, Таким образом, в результате выполнения , этих действий тригге{Ь 21 регистра 2О признаков обращения соответствующий блоку, который подлежит удалению из ЗУ согласно алогорнгму ИДИ, будет усгановлен 5 в 1 и информашш с этого триггера поступает на соответствующий выход 17 устройства, В канале многэканаль ного счетчика 31 соответствующем данному блоку будет установлен О, а со0 держимое всех остальных каналов будет увеличено на единицу. Числовая линейка 2 накопителя 1, соответствующая выбранному блоку, будет устаноБлена в О, а сердечники 3 соответствующе5 го разряда всех остальных числовых линеек 2 накопителя 1 будут установлены в 1, В приведенном примере это отображает перемещение выбранного блока 1 на первое место в последовательное- Q ти обращений 5,0,6,7,3,4,2,1, что показано на фиг, 4,

Использование новых элементов : многоканального счетчика, адресных элементов ИЛИ, дополнительных шин и соеди; нений выгодно отличает предлагаемое

5 запоминающее устройство от прототипа, так как это позволяе т повысить быстродействие устройства.

Рассмотрим количественные оценки увеличения быстродействия.

0

При выполнении обращения к блоку информации, хранящемуся в ЗУ, для прототипа время обращения {в условйЫх тактах) можно определить, как Т , 5 v( )|Где п - количество слов в

S накопителе.

На выполнение такого обращения в предлагаемом устройстве потребуется

Т 2eoqf,V

Таким образом, для выполнения pne-i

50 рации логической обработки данных, быстродействие предложеююго устройства при и 4-32 соответственно в 5-16 раз выше быстродействия известного , причем отношение резко возрас55

тает при увеличении п , Формула исзобретения Логическое запоминающее устройство, содержащее накопитель с чизловь никах с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых линейными шинами записи и считьш.ания и общими разряяньпии шинами записи и чтения, разрадные формирователи записи, разоядньге элемшты И записи, регистр признаков обращения на триггерах, адресные элементы И считывания и записи, адресные формирователи считьшання и записи, усилители считьтания, регистр регенерации на триггерах, причем выходы триггеров регистра признаков обращения соединены с первыми входами соответствукицих адресных элементов И считьшания, вторые входы которых, соединены с управляющей шиной считьшания, а выходы адресных элементов И считьюания соедшсены со входами адресных формирователей считалвания, выходы которых соединень с линейными шинами считывания соответст вуюших Числовых линеек накопителя, первые входы адресных элементов И записи соединены с управляющей шиной записи, а выходы соединены со входами адресных формирователей записи, выходы которых соединены с линейными шинами записи соответствующих числовых линеек накопителя; первые входы разрядных . элементов И соединены с управляющей шиной записи, а выходы соединены со входами соответствующих разрядных формирователей записи, выходы которых соединены с разрядными шинами записи

соединены со входами соответствующих усилителей считывания, выходы которых соединены со входами установки в I соответствующих триггеров регистра регенерации, шины сложения и сброса, отличающееся тем, что, с аелью увеличения быстродействия устройства, оно содержит многоканальный счетчик, адресные элементы ИЛИ и шину начальной установки, .первые входы адресных элементов ИЛИ соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика, вторые - со входами устройства, а выходы соединены со входами устаношси в соответствукиаих триггеров регистра признаков обращения, выходы которых соединены со вто-. рыми входами разрядных элементов И и входами многоканального счетчика; выходы триггеров регистра ре. соединены со вторыми входами многоканального ;счетчика и со вторыми входами адресных элементов И записи, третьи входы многоканального счетчика соединены с шинами начальной установки, сложения и сброса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство рССР № 194887,Kn.Qll С 11/06, 1965.

2,Авторское свидетельство СССР № 226681, кл. S 11 С 11/06, 1966 (прототип).

1 /f 15 Щ /5 Щ

HOHonurrff.Jb 1 2 3 -Ч

f/THffg ока но/г cvemvuff

6

нанолигпе/fu

1 г , 3 цфиг.I

ног о и ана/гь cvemt uff

3

ffoHOfTumffllf

многомама/г мый счет ниtf

фиг.Ч