Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков памяти с повьппенным быстродействием для систем обработки, распознавания и генерации изображений. Целью изобретения является повьшение быстродействия запоминающего устройства с много

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) А1 (50 4 С 11 С 11/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 4050336/24-Z4 (22) 08.04.86 (46) 30.11.87. Вюл. У 44 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.Я. Аноприенко и Е.А. Башков (53) 681. 327. 66 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1069000, кл. G 11 С 19/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1043747, кл. G 11 С 22/34, 1983. (54) ЗАПОМИНАЮЦЕЕ УСТРОЙСТВО С МНОГОФОРМАТНЬИ ДОСТУПОМ К ДАННЫМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков памяти с повышенным быстродействием для систем обработки, распознавания и генерации изображений. Целью изобретения является повышение быстродействия запоминающего устройства с много135 форматным доступом к данным при записи и считывании однородных блоков данных и расширение области его применения за счет возможности хранения данных различного формата. Устройство содержит регистр 1 адреса, регистр 2 формата, регистр 3 данных, мультиплексоры 4,5, блок 6 памяти данных, ! шифратор 7, дешифратор 8„блоки 9 — 9n

5997 управления доступом к данным. Устройство, во-первых, может использоваться для хранения данных различной размерности, во-вторых, в общем случае в одной ячейке блока 6 памяти данных могут храниться значения более чем одного элемента отображения, которые считываются и записываются одним 16разрядным словом данных. 4 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков памяти с повышенным быстродействием для систем обработки, распознавания и генерации изображений.

Цель изобретения — повьш ение быстродействия запоминающего устройства с многоформатным. доступом к данным при записи и считывании однородных блоков данных и расширение области его применения за счет возможности хранения данных различного формата.

На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы соответственно запоминающего устройства и блока управления доступом к данным; на фиг.3 — пример реализации группы схем ИЛИ для хранения двумерных массивов, на фиг.4 пример формирования в запоминающем устройстве требуемого информационного рельефа при хранении двумерных массивов.

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным содержит регистр 1 адреса, информационный вход которого является входом "Адрес" устройства, регистр 2 формата и регистр 30

3 данных, управляющие входы которых соединены вместе и являются входом

"Чтение" устройства, а выходы — соот- ветственно выходом "Формат" и информационным выходом устройства, первый мультиплексор 4, первый информационный вход которого является входом

"Формат" устройства, второй мультиплексор 5 устройства, первый информационный вход которого является инфор- 4О мационным входом устройства, блок

6 памяти данных, шифратор 7, дешифратор 8, блоки 9,...,9„ управления доступом к данным, первые управляющие входы которых, связанные с первым управляющим входом блока 6 памяти данных, подключены к входу "Запись" устройства, а вторые управляющие вхо †. ды, связанные с вторым управляющим . входом. блока 6 памяти данных и управляющими входами первого 4 и второго

5 мультиплексоров, связаны с входом

"Тип обращения" устройства.

Каждый из блоков 9,...9 управления доступом к данным содержит блок

10 памяти, первый элемент И 11, второй элемент И 12, элемент ИЛИ 13, элемент НЕ 14, элемент ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 15 и группу 16 элементов -ИЛИ, содержащую например, элементы ИЛИ

17 и 18.

Регистр 1 адреса предназначен для хранения адреса ячейки памяти запоминающего устройства, к которой производится обращение с целью записи или считывания,цанных. Разрядность каждого из выходов регистра адреса равна единице при хранении одномерных массивов, двум — при хранении двумерных массивов и трем — при хранении трехмерных массивов, причем, например, в последнем случае каждый выход регистра адреса можно интерпретировать как набор соответствующих разрядов координат Х,У, Z трехмерного массива данных.

Регистр 2 формата служит для хранения текущего значения, формата записываемых или считанных из запоминающего устройства данных.

1355997 4

Регистр 3 данных предназначен для временного хранения записываемых или считанных данных.

Мультиплексоры 4 и 5 в зависимости от значения сигнала на входе "Тип об- 5 ращения" устройства ("0" — выполняется запись данных, "1" — чтение) коммутируют на входы регистра 2 формата и регистра 3 данных соответственно записываемые значения формата и данных или считанные из запоминающего устройства.

Блок 6 памяти данных служит для хранения значения записанных в запоминающее устройство данных.

Шифратор 7 формирует из унитарного кода, поступающего íà его вход, значение формата считанных данных.

Дешифратор 8 на основе поступающего на его вход значения формата формирует унитарный код, отдельный разряды которого поступают на информационные входы блоков 10 памяти в качестве признаков однородности. Наличие в устройстве шифратора и дешифратора позволяет компактно (несколь— кими двоичными разрядами) представлять значения формата.

Блоки 9,,...,9 управления доступом к данным предназначены для хранения информации о форматах данных, записанных в запоминающее устройство, и соответствующего управления адресацией блока 6 памяти данных. При этом каждый из блоков управления реализует один из возможных форматов доступа, причем блок 9 управления досту— пом реализует формат с наименьшим размером блока данных, а блок 9„ — 40 формат с наибольшим размером блока данных, равным объему всего блока 6 памяти данных.

Блок 10 памяти хранит однобитовые признаки однородности для всех блоков 45 данных соответствующего формата, при этом однородность блока данных задается логической единицей. В блоке

9 управления доступом блок 10 памяти

HBJIIIeTCH TpHI I ером, хранящим npHsHBK 50 однородности для всего блока 6 памяти данных.

Элементы И 11 и 12, НЕ 14 и ИЛИ 13. образуют в совокупности одноразрядный коммутатор, который в сигнала на входе "Тип обращения" коммутирует на выход элемента ИЛИ 13 признак однородности„ записываемый в блок 10 памяти, если производится запись данных, или считываемый из блока 10 памяти признак однородности, если производится чтение. Кроме того, элемент ИЛИ 13 предназначен для образования приоритетной цепочки, запрещающей появление логического нуля на выходах всех элементов ИЛИ 13 блоков 9 управления доступом к данным

1 (1=1,...,m-1), если на выходе элемента ИЛИ 13 блока 9I„ управления доступом (2cm n) появился единичный признак однородности. На выходе элемента

ИСКЛЮЧА16ЦЕЕ ИЛИ 15 единичный сигнал формируется только в том случае, если на выходе элемента ИЛИ 13 данного блока управления доступом единица появилась на приоритетной цепочке впервые. На соответствующих выходах остальных блоков управления доступом будут формироваться логические нули.

Полученный таким образом унитарный код поступает на вход дешифратора 7.

Количество элементов ИЛИ в группе

16 элементов ИЛИ определяется разрядностью соответствующего выхода регистра 1 адреса, при этом на первый вход каждого элемента ИЛИ подключен один из разрядов соответствующего вьыода регистра адреса, а на второй— выход элемента ИЛИ. Если с выхода элемента ИЛИ поступает нулевой сигнал, то значения адресных параметров проходят на выход памяти группы 16 элементов ИЛИ без изменения, а если поступает единичный сигнал, являющийся признаком однородности, то значения всех адресных разрядов устанавливаются равными единице. Таким образом, если некоторый блок данных является однородным, то соответствующее ему значение данных записывается в ячейку с адресом, максимальным для данного блока данных.

На фиг.4 приведен пример 19 фрагмента информационного рельефа, записанного в запоминающее устройство, и соответствующего ему информационного рельефа 20 в блоке 6 памяти данных (различной штриховкой показаны различные значения данных) и информационных рельефов 21 и 22 соответственно в блоках 9< и 9 памяти.

Запоминающее устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии во всех ячейках блоков 10 памяти каждого из блоков 9,,;,9„ управления доступом записаны нулевые значения. На фиг.1

5997

5

135 и ? цепи исходной установки в ноль не показаны.

Пусть F — значение формата доступа. Тогда в общем случае исходное обнуление блоков 10 памяти может быть выполнено записью некоторого значения в каждую ячейку запоминающего устройства в формате F Ф О.

Для записи данных в запоминающее устройство на входе "Тип обращения" устанавливается уровень логического нуля, переключающий блоки 9„,...,9 управления доступом, блок 6 памяти:

У данных и мультиплексоры 4 и 5 на прием входной информации. Затем соответствующие значения заносятся в регистр

1 адреса, регистр 3 данных и регистр

2 формата. В соответствии со значением формата дешифратор 8 вырабатывает при F 1 единичное значение на одном из выходов, например на выходе ш (1 Мп) . С помощью элементов блоков 91,...,9m управления доступом на адресных входах, соответствующих младшим разрядам адреса, блока 6 памяти данных устанавливаются единичные значения во всех разрядах адреса и, следовательно, осуществляется адресация к той ячейке памяти, адрес которой является максимальным для соот.ветствующего данному формату блока данных. По сигналу на входе "Запись" устройства в указанную ячейку записывается значение данных, а в блоке 10 памяти блока 9 7, управления доступом фиксируется формат путем занесения по соответствующему адресу единичного признака однородности. В .остальных блоках управления доступом записываются логические нули. На этом запись слова данных в запоминающее устройство заканчивается.

Для чтения данных из запоминающего устройства на входе "Тип обращения устанавливается уровень логической единицы, переключающий блоки 9,,..., 9„ управления доступом, блок 6 памяти данных и мультиплексоры 4 и 5 на . чтение данных из устройства. В .регистр 1 адреса заносится адрес считываемой ячейки памяти, в соответствии с которым из блоков 10 памяти во всех блоках 9,,...,9 управления доступом считываются значения признаков однородности и, если среди них есть хотя бы один единичный признак, при помощи групп 16 элементов ИЛИ в каждом из блоков 9,...,9„„ управления

10 l5

fl

45 доступом (m — номер наиболее приорйтетного из тех блоков управления доступом, из которых были считаны единичничные значения) соответствующим образом корректируется значение адреса, поступающее на адресные входы блока

6 памяти данных. При этом из блока 6 памяти данных будет считано значение не изначально адресуемой ячейки, а той, адрес которой является максимальным для того блока однородных данных, к которому принадлежит начально адресуемая ячейка. По сигналуна входе Чтение" устройства произойдет запись считанного значения данных в регистр 3 данных, а сформированного блоками 9,...,9q управления доступом и шифратором 7 значения формата — в регистр 2 формата. На этом чтение заканчивается. Значение формата F i говорит о том, что считанное из запоминающего устройства значение данных присвоено группе соседних ячеек памяти, в состав которой входит и адресуемая ячейка, причем на размер групI пы однозначно указывает считанное значение формата. Необходимость считывания значений, записанных в ос— тальные ячейки группы, при этом отпадает.

Если во всех случаях обращения к устройству Г=О, то оно работает так же, как и известные запоминающие устройства. При 231 запись и чтение производятся однородными блоками данных, для чего необходимо каждый раз выполнять только одно обращение к запоминающему устройству, что позволяет существенно повысить быстродействие по сравнению с известными устройствами при работе с массивами данных, имеющими однородные фрагменты.

Пусть разрядность каждого из выходов регистра 1 адреса в общем случае составляет P. Тогда возможны следующие варианты реализации предлагаемого устройства.

При Р=1 получим устройство для хранения одномерных массивов данных.

Зто могут быть, например, массивы, описывающие изменение видеосигнала вдоль строки телевизионной развертки.

При Р=2 получим устройство для хранения двумерных массивов дан- " . ных,например массивов, описывающих двумерные изображения.

5997

55

При Р=З устройство может хранить массивы данных, поэлементно описывающие трехмерные объекты.

Суммарная емкость блоков 10 памяти во всех блоках 9,,9> управления доступом будет в любом случае небольшой по сравнению с емкостью блока 6 памяти данных. Даже если блок

6 памяти данных будет одноразрядным, то при P=1 суммарная емкость блоков

10 памяти не превысит емкости блока

6 памяти данных, при P=2 — одной трети, а при Р=З вЂ” одной седьмой части емкости блока б памяти данных. В общем случае разрядность блока 6 памяти данных существенно больше единицы и составляет, например,8 разрядов при хранении массивов, качественно описывающих полутеневые изображения, и

24 разряда при хранении цветных изображений, — по 8 разрядов на каждый из основных цветов (красный, зеленый и синий).

Предлагаемое устройство позволяет с более высокой скоростью записывать и считывать однородные фрагменты масмассивов данных, что при работе, например, с двумерными изображениями позволяет повысить суммарное быстродействие запоминающего устройства в среднем в 2-3 раза. При этом в качестве элементной базы, на которой реализован блок 6 памяти данных, может быть одна большая интегральная схема памяти, при каждом обращении к которой записывается или считывается только одно слово данных. В общем случае в одной ячейке блока 6 памяти данньгх могут храниться зна- . чения более чем одного элемента изображения, например 16-ти соседних элементов черно-белого двумерного изображения, которые считываются и записываются одним 16-разрядным сло вом данных. Следовательно, предлагаемое устройство имеет более широкую область применения, так как может использоваться для хранения данных различной размерности и особенности элементной базы, на которой реализуется блок 6 памяти данных, не налагают существенных ограничений на возможность его эффективного применения.

Формула изобретения

Запоминающее устройство с многоформатным доступом к данным, содержащее регистр адреса, регистр Аормата, регистр данных, первый и второй мультиплексоры и блок памяти данных, вход управления записью которого является входом "Запись" устройства, входы управления чтением блока памяти данных и управляющие входы первого и второго мультиплексоров являются входом "Тип обращения" устройства, информационный вход регистра адреса является адресным входом устройства, первый инАормационный вход первого мультиплексора является инАормационным входом устройства, второй информационный вход второго мультиплексора подключен к входу блока памяти данных, выход второго мультиплексора соединен с информационным входом регистра данных, выход которого соединен с информационным входом блока памяти данных и является информационным выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

25 повышения быстродействия и расширения области применения устройства за счет возможности хранения данных различного формата, в него введены шиф-. ратор, дешифратор и N блоков управления доступом к данным, каждый из которых содержит блок памяти, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и группу элементов ИЛИ, причем входы элементов

ИЛИ группы блоков управления доступом

35 к данным подключены к соответствующим адресным входам блока памяти данных, первые входы элементов ИЛИ группы . блоков управления доступом к данным

4О соединены с выходом соответствующих разрядов регистра адреса, адресные входы блока памяти i-ro блока управления доступом к данным (где i=1 2, N) подключены к выходам (N-i) — х разрядов регистра адреса, входы управ45 ления записью блоков памяти блоков управления доступом к данным подключены к входу "Запись" устройства, информационные входы блоков памяти блоков управления до"тупом к данным соединены с первыми входами элементов

И блоков управления доступом к данным и подключены к соответствующим выходам дешифратора, вход которого соединен с выходом регистра формата и является выходом "Формат" устройства, входы управления чтением регистра формата и регистра данных объединены и являются входом "Чтение" устройства, информационный вход регист9 135 ра формата соединен с выходом первого мультиплексора, первый информационный

1! вход которого является входом Формат устройства, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с выходом шифратора, входы которого подключены к выходам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блоков управления доступом к данным, первый и второй входы элемента ИЛИ каждого блока управления доступом к данным подключены к выходам соответствующих элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с входом управления чтением блока памяти, вторым входом второго элемента И и под5997 о ключен к входу "Тип обращения" устройства, первый вход второго элемента И соединен с выходом блока памяти, выход элемента ИЛИ каждого блока уп5 равления доступом к данным соединен с вторым входом элементов ИЛИ группы, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ данного блока управления доступом к данным подключен к выходу элемента

ИЛИ и соединен с третьим входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ предыдущего блока управления, причем третий вход эле15 мента ИЛИ и второй вход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последнего блока управления доступом к данным подключены к входу "Тип обращения".

1355997

Составитель В. Фокина

Редактор А. Лежнина Техред И.Попович Корректор С. Черни

Заказ 5795/43 Тираж 588

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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