Ассоциативное запоминающее устройство

 

АССОЦИАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее детекторы, цифровые блоки сравнения, одни входы которых подключены к выходам регистра опроса, а другие - к выходам информационных регистров, отличающееся тем, что, с ц«лью повышения быстродействия и расширения области применения устройства за счет увеличения числа критериев поиска, в него введены блок анализа информации цифроаналоговые преобразователи , логические блоки и аналоговые блоки сра1знения, выходы которых, подключены к входам детекторов , одни из входов соединены с выходом блока анализа информации, другие - с входами блока анализа информации и выходами логических блоков , входы которых подключены к выходам цифроаналоговых преобразовате i лей, входы которых соединены с выходами цифровых блоков сравнения. (Л |1 Н ||

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1l) А

З(50 6 1 С 15 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,",, :..:, ;.", И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ БЫм4- 13),"," .$ (21). 3418356/18-24 (22) 06.04.82 (46) 30.07,83. Бюл. Р 28 (72) В.Б.Матвеев (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. A.Í.Òóïoëåâà (53) 681.327(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

332502 кл. G 11 С 15/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР ,Р 277857, кл. G 11 С 15/00, 1969 (прототип). (54)(57) АССОЦИАТИВНОЕ ЗАПОМИНА(0(цЕЕ

УСТРОЙСТВО,. содержащее детекторы, цифровые блоки сравнения, одни входы которых подключены к выходам регист. ра опроса, а другие — к выходам информационных регистров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения устройства эа счет увеличения числа критериев поиска, в него введены блок анализа информации цифроаналоговые преобразователи, логические блоки и аналоговые блоки сравнения, выходы которых подключены к входам детекторов, одни из входов соединены с выходом блока анализа информации, другие — с входами блока анализа информации и выходами логических блоков, входы которых подключены к выходам цифроаналоговых преобразовате лей, входы которых соединены с вы- Я ходами цифровых блоков сравнения.

1032483

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что каждый логический блок содержит сумматор,. операционный усилитель, нелинейные,1 элементы и нагрузочные элементы, причем одни из выводов первого нагрузочного элемента и нелинейного элемента и вход операционного усилителя подключены к одному из выводов второго нагрузочного элемента, один из выводов третьего нагрузочного элемента соединен с другим выводом первого нелинейного элемента, один из выводов второго нелинейного элемента подключен к выходу операционного усилителя и другому выводу третьего нагрузочного элемента, а другой вывод — к другому выводу перИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах.

Известны ассоциативные запоминающие устройства, осуществляющие по- 5 иск в массиве чисел, ближайших к заданному, содержащие накопитель, регистр опроса, элементы ИЛИ, счетчики и детекторы по числу хранимых . признаков, динамический триггер Ц ip

Недостатком известного устройства является пониженное быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является ассоциативное запоминающее устройство, содержащее регистры хранимых признаков, регистр опроса, цифровые схемы сравнения и детекторы, в котором выходы разрядов каждого регистра хранимых признаков подключены к первым входам соответствующих цифровых схем сравнения, вторые входы которых подсоединены к выходам одноименных разрядов регистра опроса (2).

Недостатками этого устройства являются пониженное быстродействие и ограниченность области .его применения (малое число критериев поиска) .

Цель изобретения — повышение 30 быстродействия и расширение области применения устройства за счет увеличения числа критериев поиска.

Поставленная цель достигается тем, что в ассоциативное запоминаю", 35 щее устройство, содержащее детекторы, цифровые блоки сравнения, одни входы которых подключены к выходам регистра опроса, а другие — к выходам информационных регистров, введе 4О во о нагрузочного элемента и первому входу сумматора, второй вход которого и другой вывод первого нагрузочного элемента объединены и являются входом .блока, выходом которого -является выход сумматора.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок анаIëèçà информации содержит группу нелинейных элементов и четвертый наг" рузочный элемент, .один иэ выводов которого подключен к шине напряжения смещения, а другой вывод объеди. нен с одними из выводов нелинейных элементов группы и является выходом блока, входами которого являются другие выводы нелинейных элементов группы.

2 ны блок анализа информации, цифроаналоговые преобразователи, логические блоки и аналоговые блоки сравнения, выходы которых подключены к входам детекторов, одни из входов соединены с выходом блока анализа информации, другие — с входами блока анализа информации и выходами логических блоков, входы которых подключены к выходам цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены с выходами цифровых блоков сравнения

Кроме того, каждый логический блок содержит сумматор, операционный усилитель, нелинейные элементы и нагрузочные элементы, причем одни из выводов первого нагрузочиого элемента и нелинейнОго элемента и вход операционного усилителя подключены к одному из выводов второго нагрузочного элемента, один из выводов треть его нагрузочного элемента соединен с другим выводом первого нелинейно. го элемента, один из выводов второго нелинейного элемента подключен к выходу операционного усилителя и другому выводу третьего нагрузочного элемента, а другой вывод — к другому выводу первого нагрузочного элемента и первому входу сумматора, второй вход которого и другой вывод первого нагрузочного элемента объединены и являются входом блока, выходом которого является выход сумматора.

Блок анализа информации содержит группу нелинейных элементов и четвертый нагрузочный элемент, один из выводов которого подключен к шине напряжения смещения, а другой вывод

1032483

65 объединен с одними из выводов нелинейных элементов группы и является выходом блока, входами которого являются другие выводы нелинейных элементов группы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ассоциативного запоминающего устройства; на фиг. 2 — функциональная схема цифроаналогового преобразователя; на фиг. 3 и 4 функциональные схемы логического блока и блока анализа информации соответственно.

Ассоциативное запоминающее устройство (фиг. 1) содержит информационные регистры 1, регистр 2 опроса, цифровые блоки 3 сравнения, детекторы 4, цифроаналоговые преобразователи 5, логические блоки 6, блок 7 анализа информации и аналоговые блоки 8 сравнения.

Цифроаналоговый преобразователь

5 (фиг. 2) содержит ключи 9, резисторы 10„ - 101имеет входы 11„

131,..., 11,„ -13„„, выход 14 и подключен к шийам 15 и 16 напряжения смещения.

При этом преобразователь 5 преобразует код и м= р g, =1 3 где 5j - =— 1, О, 1, ..в напряжение.

Логический блок б (фиг. 3) выполнен в виде схемы образования модуля и содержит первый 17<, второй

17 и третий 17 нагрузочные элементы, выполненные, например, в виде резисторов, первый 18 и второй

18 нелинейные элементы (например, диоды), операционный усилитель 19 и сумматор 20. Блок 7 анализа информации(фиг. 4) содержит группу нелинейных элементов 21 (например, диодов) и четвертый нагрузочный элемент

22 (например, резистор), подключенный к шине 23 напряжения смещения.

Блок 7 выполняет при этом функцию схемы выделения минимума.

Устройство работает следующим образом.

Обозначим Х„ — хранимый признак„ Х„ =Х, i=1, пи Y-признак опроса.

Все признаки записаны в ниде позиционного кода

Х1 = . а х„. р„<=1

Y = а ° у., 1 где х11 р у. — 3 ачения раэрядов1 а - веса . Хранимые признаки и

3 признак опроса однонременно, парал .лельными кодами подаются на входы соответствующих цифровых блоков 3 сравнения. для случая двоичного кода i-ая цифровой блок 3 сравнения имеет m нходон раэрядон хранимого признака

Х (х;,..., х; . .., х„„,, т входов раэрядон признака опроса у<, у, ... у,„(и 3 п1)н групп по три выходов. Для каждой из m групп выходов выполняются соотношения р" = X„..л> vx- л9. (0, (.. X..лд.; P; =х; л

Переменные (,,", Кg -, pl< поступают соответственно йа входы 111 Р 121 и

13 i-ro цифроаналогового преобра3 зователя 5. Резисторы 10(,..., 10

10„„ выбираются так, что

В

1О) р где R . — сопротивление резистора

20 B — койстанта.

Приняв напряжение смещения на шине 15 + Е и на шине 16 - E получим на выходе 14 цифроаналогового преобразователя 5 напряжение

25 х -< . О, 3=1 пропорциональное разности значений, признаков Х„ Y.

При выполнении блока б, как показано на фиг. 3, на его выходе, будет выделено напряжение

u,=lu„t, а при выполнении блока 7, как показано на фиг. 4, на его выходе получим напряжение

u=njl1 6;

На нходы 1-го аналогового блока

40 8 сравнения поступают напряжения (( и (1„. и при их сонпадении этот факт фиксируется в детекторе 4,тем самым отмечается хранимый признак, ближайший к признаку опроса.

Ниже приводится таблица, показывающая, при каких конкретных реализациях блоков б и 7 содержимом регистра 2 в устройстве выполняются те или иные виды поиска.

Некоторые виды поиска могут быть получены упрощением схемы устройства (например, поиск максимального или минимального можно получить, исключив блоки б). Соответственно, комбинируя схемы, реализующие указанные виды поиска, можно получить комбинированные виды поиска, а введя цепи управления (настройки) — полу;чить многофункциональное устройство.

Таким образом, н предлагаемом устройстве реализован широкий набор функций ассоциативного поиска (н том числе - поиск наиболее удаленного) . При этом в отличие от известных устройств процесс поиска происходит

1032483

Вид ассоциативного поиска

Блок 7

Блок 6

Схема выделения минимума

Схема образования модуля

Ближайший к Y

Наиболее удаленный от

Схема выделения максимума

Схема образования .модуля

Ближайший меньший к Y

Схема вЫделения минимума

Схема выделения максимума

Схема выделения максимума

Схема выделения минимума

Максимальный

Схема выделения минимума

Ближайший больший к Y

Схема выделения максимума

Схема выделения максимума

Схема выделения минимума

Минимальный за один такт и явление итерационного накопления разницы между хранимыми признаками и признаками опроса, характерное для цифровой реализации, отсутствует, благодаря чему повышено быстродействие.

Предлагаемое устройство наиболее эффективно для ассоциативного поиска в массивах небольшой размерности.

B частности оно может быть использовано в качестве блока специализиро- ванных средств вычислительной техники, например генератора случайных чисел с управляемой корреляцией, в котором требуется осушествлять поиск ближайшего в массиве. г

Содержимое р ;гистра 2 опроса

1032483

Составитель В. Рудаков

Редактор IO. Середа 1Рехред И.Гайду Корректор A. Ференц

Заказ 5409/54 Тираж 594 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3 03 5 р Москва, Ж-3 5, Раушская наб ., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4