Устройство для обработки изображений

 

Изобретение относится, к вычислительной технике. Целью изо етения является повышение производительности . Устройство содержит блок 1 выполнения операций, блок 2 микропрограммного управления, блок 3 памяти микрокоманд , генератор 4 тактовых импульсов , блок 5 оперативной памяти, блок 6 памяти констант, регистр 7 сост-ояний, вход 8 координат, вход 9 координат, информационнь й выход 10. Устройство обрабатывает массив информации 6 памяти, которая является памятью ЭВМ и в которой массив данных может нести информацию об одном конкретном участии, например конкретное с «е (Л 00 о со о 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

44 А1

Ц9) (11) а) 4 G 06 F 15/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3989186/24-24 (22) 13, 12,85 (46) 07.05.87. Бюп. У 17 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения "Оптика" СО АН СССР и Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) И.Г.Винтиэенко и Н.И.Марин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1136179, кл. G 06 F 15/20, 1983.

Патент США И 4060719, кл. G 06 F 7/38, 1977.

Березенко А.И. и др. Микропроцессорные комплекты повьипенного быстродействия. М.: Радио и связь, 1981, с. 168. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАжКНИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение производительности. Устройство содержит блок 1 выполнения операций, блок 2 микропрограммного управления, блок 3 памяти микрокоманд, генератор 4 тактовых импульсов, блок 5 оперативной памяти, блок 6 памяти констант, регистр 7 сос"гояний, вход 8 координат, вход 9 координат, информационный выход 10.

Устройство обрабатывает массив информации 6 памяти, которая является памятью ЗВМ и в которой массив данных может нести информацию об одном конкретном участии, например конкретное

1309044 сечение изображения. Использование ки и повышению эффективности работ устройства при решении задач обра- всей системы, в составе которой моботки изображений приводит к значи- жет быть использовано данное устройтельному сокращению времени обработ- ство. 8 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства на фиг. 2 — структурная схема блока выполнения операций на фиг. 3 — структурная схема блока микропрограммного управления, на фиг. 4 — схема расположения ячеек Хк(К=1,4) вокруг ячейки с координами i, j,,на фиг. 5 - формат ре:гистра состояния значений Хк(К=1,4), соответствующих состоянию разрядов

К (=1,8); на фиг. 6 — таблица конс- 15 таит памяти; на фиг. 7 - граф алгоритма обработки на фиг. 8 — фрагмент прогр аммы обработки.

Устройство содержит блок 1 выполнения операций, блок 2 микропрограммного управления, блок 3 памяти микропрограмм, генератор 4 тактовых импульсов, блок 5 оперативной памяти, блок 6 памяти констант, регистр 7 состояний, вход 8 значений координат устройства,.выход 9 констант устройства информации, выход 10 устройства, дешифратор 11, узел 12 памяти, арифметически-логический узел 13, мультиплексоры 14 и 15, регистры 16 общего назначения, регистры 17 адреса, буферные регистры 18 и 19, вход 20 синхронизации, вход 21 переноса, входы 22 и 23 кода маски и кода операции, выход 24 переноса, триггер 25, 35 регистр 26 признаков, регистр 27 адреса микрокоманд, буферные регистры

28 и 29, узел 30 формирования адреса следующей команды, вход 31 загрузки, вход 32 синхронизации, выходы разря- 40 дов адреса строки и разрядов адреса колонки 33 и 34.

Информация с входа координат поступает на первый информационный вход блока 1, запоминается в регистрах 45 общего -назначения. В блоке 3 памяти микропрограмм хранится микропрограм2 ма обработки. В настоящее время для обработки хотя бы части памяти в системе обрабатывающей 3ВМ требуются сложные интерфейсы, а рассматриваемое устройство не требует сло",-.ных интерфейсов, устройство позволяет при отсутствии сигнала "Пуск" отключаться от оперативной памяти и не оказывает влияния на работу оперативной памяти в составе основной обрабатывающей ЭВИ. Блок 6 памяти констант позволяет в зависимости от установленного адреса на адресном входе блока памяти констант формировать соответствующий адрес оперативной памяти путем сложения константы

Хк(К=1,4) с координатой,. 1. Этим достигается минимальное время формирования адресов перебора Хк(к=1,4).

Регистр 7 состояний позволяет за один такт оценить состояние ячеек Хк(К=

=1„4) и записать соответствующую константу в ячейку i j что обеспечивает максимальное быстродействие перехода на команду записи соответствующей информации в ячейку i оперативной памяти. Алгоритм работы устройства заключается в обработке информации из ячеек i-1, j, i+1, j-1, i j+1 расположенных вокруг ячейки i j согласно схеме, показан-, ной на фиг, 4. Информация поступает на вход 8 устройства, в блоке 1 запоминается координата и по ней формируются адреса памяти констант Хк(к=

=1,4) . Значения констант, появляющиеся на втором информационном входе блока 1, складываются со значением формируются значения координат

X1=i-1, j, X2=i, j 1, X3=i, j+1

X4=i+1 j . .По этим значениям координат на адресном входе блока 5 оперативной памяти .считываются значения

Х1-Х4 из этой памяти и сигналами стробирования С1-С4 записываются в регистр состояния: Х1 — в разряды К1 и К2, Х2 — в разряды КЭ и К4," ХЗ вЂ” в

3 13О9О разряды К5 и Кб; Х4 — в разряды К7 и К8. Формат входа кода команд показан на фиг. 5. Формат констант, необходимых для формирования координат

Хк(к=1,4), показан на фиг. 6. После запоминания формата перехода по значениям К; в регистре 7 состояний устройство выполняет переход на необходимый адрес микропрограммы. В блок 5 оперативной памяти записывается со- 1О ответствующее значение константь1.

Чаще необходимо всего два разряда информации, т.е. содержимое ячеек

Х1, Х2, Х3, Х4 может иметь значения ф, ф 1, 1 ф и 11 (но это не 15 обязательно, разрядность информации может быть и большая). После записи соответствующего значения константы в ячейку 1,,1 цикл обработки одного значения координат i j считается 20 законченным и программа обработки переходит на начало. С поступлением новых значений координат i j цикл обработки начинается сначала. Для реализации алгоритмов работы устройства используется микропрограммный принцип управления. Микропрограмма хранится в блоке памяти микропрограмм, По фронту очередного синхроимпульса генератора 4 на входы блока 3 памяти 30 микропрограмм поступает адрес очередной микрокоманды, который вырабатывается блоком 2 микропрограммного управления. По данному адресу иэ блока 3 памяти микропрограмм считывается очередная микрокоманда, которая управляет работой устройства в течение очередного цикла синхросерии генератора 4. Программа .обработки записана в блоке 3 памяти микропрог- 40 раммо

Алгоритм работы устройства можно представить блок-схемой (фиг. 7) .

Координата i j поступает на вход устройства. Под действием программ 45 обработки происходит обход ячеек вокруг координаты j j, запоминается информация ячеек i, j-1, i, j+1 i-1„

41» i+1 j и по словосостоянию этой йнформации происходит запись в ячейку50 новой информации. Устройство, ждет следующих значений i

Обработка происходит до тех пор, пока не произойдет перебор всего мас55 сива, т.е. не поступит команда "Конец .

Рассмотрим вариант программы для обработки четырех двухразрядных зна44 4 чений Х1-Х4 вокруг координаты .i (фиг. 4) .

После прихода сигнала "Пуск" программа выходит на первую ячейку программы обработки, обнуляется регистр

Ы (ф R1).С приходом второго синхроимпульса (фиг. 2) информация запоминается в узле 12 (I АС) . С приходом третьего импульса {?- Т) информация i,j запоминается в регистре Т (фиг. 2). С приходом четвертого импульса выставляется первый адрес КА= фдля блока

6 памяти констант (RI RA). С приходом пятого синхроимпульса значение константы Х1 складывается со значением i, 1, тем самым формируется адрес (И+АС- АС) . С приходом шестого синхроимпульса значение Х1 записывается в разряд К1 и К2 сигналом управления С1, выставляется второй адрес для блока памяти констант

RA=1 (Ы вЂ” 1 RA, + 1), значение регистра R1 увеличивается на единицу. С приходом седьмого синхроимпульса значение константы Х2 складывается со значением i-1, j тем самым получается адрес i, j-1 (М+АС вЂ” АС) . С приходом восьмого синхроимпульса эначеьие Х2 записывается в разряд К2 и

КЗ сигналом управления С2, формируется третий адрес блока памяти констант RA-2 (R1 RA, + 1), значение регистра R1 увеличивается на единицу. С приходом девятого синхроимпульса значение константы ХЗ складывается с значением i j-1, тем самым получается адрес i, j +1 (M+AC - АС). С приходом десятбго импульса значение

Х3 записывается в разряды К5 и К6 регистра 7 состояний, сигналам управления СЗ формируется четвертый адрес блока памяти констант RA=3 (R1 RA, +1), значение регистра К1 увеличивается на единицу. С приходом одиннадцатаго синхроимпульса значение константы Х4 складывается со значением i, j+1 (M+AC - АС), получается адрес i+1 j, С приходом двенадцатого синхроимпульса сигналом управления С4 значение Х4 записывается в разряды К7 и К8 (NOP). Закончилось формирование формата записи регистра 7 состояний по четырем двухраэрядным словам значений Х1 Х2, ХЗ, Х4.

С приходом тринадцатого импульса происходит переход командой IPX по словосостоянию К. формата регистра 7

1 состояний в нужную ячейку памяти

5 130904 микропрограмм {NOP, IPX) С приходом четырнадцатого синхроимпульса значение необходимого регистра К1 выставляет адрес на адресный вход блока памяти констант (К ВА), значение ф, ф 1, 1 ф или 11 записывается в ячейку i j с приходом пятнадцатого синхроимпульса (Т -+ АС, SW, MR) ° 3aкончился один цикл обработки пространства по одной координате. Прог- !О рамма переходит на первую ячейку.

За пятнадцать синхроимпульсов просмотрено четыре ячейки с координатами

1 j; i+1 j! i, j-1 i, j+1 и в зависимости от анализа информации выбрано решение о формировании значения информации для записи в ячейку

j, При тактовой синхронизации = 200 нс. Обработка одной координаты заканчивается за время Т = 15 " 20 х 200 нс = 3 мкс. Массив размерами

1000 х 1000 будет обработан за 3 с.

Формат микрокоманд состоит из

25 разрядов! 25

КОП вЂ” код операции - 4 разряда ;

РОН вЂ” регистры общего назначения—

4 р аэряда;

FC — функции флажков - 4 разряда;

AC — следующий адрес — 8 разрядов, 30

УПР - управляющие разряды — 8 р азрядов;

SM1 — выбор блока оперативной памяти, SM2 — выбор блока памяти констант, MR — сигнал запись;

С1-С4 — сигналы стробирования значений Х1-Х4 для записи в регистр состояния.

Формула изобретения

Устройство для обработки изображений, содержащее блок микропрограммного управления, блок памяти микропрог- 45 рамм, генератор тактовых импульсов и блок выполнения операций, включаю-щий арифметически-логический узел, два буферных регистра, регистр адреса, узел памяти, два мультиплексора,. регистры общего назначения и дешифратор, выход которого подключен к разрешающим входам регистров общего назначения, к входам записи регистра адреса и узла памяти, к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами арифметическо-ло4 б гического узла, вход операций которого соединен с выходом. дешифратора, адресный выход соединен с информаци онным входом регистра адреса, информационный выход арифметическо-логического устройства подключен к информаци( онному входу узла памяти и к информационным входам регистров общего назначения, выходы которых соединены с первым информационным входом первого мультиплексора, выход регистра адреса соединен с информационным входом первого буферного регистра, выход узла памяти соединен с информационным входом второго буферного регистра, с первым информационным входом второго мультиплексора и с вторым информационным входом первого мультиплексора, выход генератора тактовых им пульсов соединен с входами синхронизации арифметически-логического узла и блока микропрограммного управления, выход признаков блока микропрограммного управления соединен с входом признаков арифметически-логического узла, третий информационный вход первого мультиплексора является входом координат устройства, выход признаков арифметическо-логического узла соединен с входом признаков блока микропрограммного управления, адресный выход блока микропрограммного управления соединен с адресным входом блока памяти микропрограмм, выходы разрядов поля управления переходом, поля управления занесением и хранением признаков и поля управления выдачей признаков которого соединены соответственно с входами управления переходами, управления занесением и хранением признаков и управления выдачей признаков блока микропрограммного управления, выход разрядов поля операций блока памяти микропрограмм соединен с входом дешифратора, выход разрядов поля управления внешним объектом блока памяти микропрограмм является управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены блок памяти констант, регистр состояний и блок оперативной памяти, адресный вход которого соединен с выходом второго буферного регистра, выход блока памяти констант соединен с информационным входом блока оперативной памяти и с выходом значений элементов изображения уст7 1309044 8 ройства, адресный вход блока памяти ход регистра состояний соединен с констант соединен с выходом первого входом кода команды блока микропрогбуферного регистра, выход блока one- раммного управления, выходы поля упративной памяти соединен с вторым равления блока памяти микропрограмм информационным входом второго муль- 5 соединены соответственно с входом типлексора, с информационным входом выбора кристалла блока памяти конс! регистра состояний и с информацион- тант, с входом выбора кристалла блоным выходом устройства, вход пуска ка оперативной памяти, с входом эаустройства соединен с входом загруз- писи-считывания блока оперативной ки адреса микрокоманды блока микро- 10 памяти, с первым„ вторым, третьим и программного управления и с устано- четвертым входами стробирования запивочным входом регистра состояний, вы- си регистра состояний.

Жи. 2 дк2

1309044

1309044

Й ет

Пуск=1

8 Р1

П -RA,+f

Cf, CE

И+АС АС,CE

И-.RA,+f Л

Н+ АС-АС,СЕ

ИР, И,СЕ

14 A=10P

tA =101 RA=110 РА= Ш СЕ, 5Ю

ЯФ,CE, ФР

Фиг. 7

1 Кнулиаь pezucmp Р1

Я Записать координайу i,j б А С

Я Записать координату i,! о Т

4 Чстанобшпь адрес пербойконсшанвыРА=ЗЗ

5 Орорииробааь адрес i -1, Установить ад ес бторои консванщы, Записать Nf ezucm состояний

7 Срориарооавь адрес 3,у- l устано ить адрес mpemt ей консванвы, Записавь ХЯ б eaucmp сосвоянии

У Сфортробавь. андрес, +) Чсвано ивь адрес четвертой консванвы, Записать Х5 б егисв сосвояний

И Сфорииробать адрес i +f,!

t2 Записавь Х4 о регисар состоянии

15 3аписавь констанву по адресу i J

Р1 РА,+1

И+АС-АС,ЕЕ

И-РА, +1

С2, СЕ

И+АС-АС,СЕ

1309044

Составитель А.Жеренов

Техред М.Ходанич .Корректор Г.Решетник

Редактор А.Ворович

Заказ 1800/42

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4