Устройство для обработки сейсмических данных

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 3012.77 (21) 2565323/18-24 (51) М Кд

2 с присоединением заявки ¹

G F 15/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3006,80. о оллетеиь № 24

Дата опубликования описания 300680 (53) УДК 681. 322 (088. 8) М. Б, Рапопорт, В.Н, Рыженков, Н.Н, Портнягин и М.Т. Абдулвалиев (72) Авторы изобретения!

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И,Н. Губкина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для ускоренного решения типовых сейсмических задач: фильтрации, деконволюции, разновременного суммирования трасс на универсальных ЭВМ. Иэ-за своей универсальности зти ЭВМ имеют невысокую производительность при об" работке данных сейсморазведки.

Известно устройство (1), содержащее блок обработки информации, вклюуающий аналого-цифровой преобразователь, схемы выделения порядка и знака числа, коррелятор, состоящий иэ блока памяти знака и порядка числа, 1з блока умножения, накапливающего сумматора, цифроаналогового преобразователя, и устройство регистрации. Устройство предназначено в основном для обработки данных при исследова- 20 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, центральный вычислитель, соединейный с регистром команд и 30 через регистр обмена с блоком оперативной памяти, и блок центрального управления, связанный с регистром команд и центральным вычислителем.

К недостаткам данного устройства отн осит ся невысокая произ водит ельность при обработке данных сейсморазведки.

Цель изобретения — повышение производительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройствб„ содержащее блок оперативной памяти, соединенный двухсторонними связями с регистром обмена, вход блока оперативной памяти подхлючен к выХоду -блока формирования адресов, регистр команд, первый выход которого соединен со входами блока формирования адресов и процессора, вход регистра команд подключен к первому выходу регистра обмена, первый вход которого соединен с выходом процессора, управляющий вход процессора подключен к первому выходу блока центрального управления, введены три сдвиговых регистра, блок умножения, кольцевой сдвиговый регистр, сумматор, дешифратор кода групповой операции, триггер режима, коммутатор, распределитель импуль7 4459 1. сов, блоки местного уйравления и блоки управления группоными опера" циями. При этом первый вход блока умножения через кольцевой сдвиговый регистр соединен с выходом первого сдвигового регистра, второй вход подключен к выходу второго сдвигового регистра, в ходы первого и нторого сдвиговых регистров соединены со вторым выходом 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 операции — ко второму выходу регистра команд, а выход соединен с первыми входами блоков управления групповыми операциями и через триггер режима подключен к третьему входу регистра обмена. Второй выход блока центрального управления через последовательно соединенные коммутатор и распределитель импульсов соединен

"со вторыми входами блоков управления групповыми операциями, выходы которых подключены соответственно со входом блоков местного управления, выходы которых подсоединены соответственно к выходам устройства.

В устройстве учтена специфика обработки данных сейсморазведки (групповой характер вычислительных проце- . дур, возможность упаковки сейсмических данных благодаря их меньшей разрядности, частота использования разных процедур в реальных графах обработки), Оно является не автономным вычислительным устройством, "а апйаратным расширением процессора .QBM с максимальным использованием существующей аппаратуры.

На чертеже представлена схема устройства.

Она содержит блок 1 формировании адресов, процессор 2, блок 3 оперативной памяти, регистр 4 обмена, регистр 5 команд, блок 6 центрального управления, триггер 7 режима, сдвйговые регистры 8, 9, 10, дешифратор 11 кода групповой операции; коммутатор 12, кольцевой сдвиговый регистр 13, блок 14 умножения-, Сумматор 15, распределитель 16 импульсов, блоки 17"местного управления, блоки

18 управления групповыми операциями.

Состанные части с 1-й по 6-ю представляют собой стандартные узлы ЭВМ, а с 7-й по 19-ю принадлежат описы"ваемому устройству.

Переход ЭВМ от обычной программы к работе с устройством и возврат выполняются по команде D с различными условными числами, неиспользуемыми в обычном режиме.

Аппаратурно это происходит следующим обраэом.

Ф бО производится 16 парных операций умножение + сложение. Для получения четырех выходных .вычислительных значений необходимо иметь серию иэ и /4 команд S, где n — длина оператора.

При этом каждый раэ осущестнляется

При подаче на регистр 5 команд команды Q 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 Q c другим условным числом. Одновременно взводится триггер 7 режима, потенциал единичного выхода которого перекоммутирует входные и ныходные цепи регистра 4 обмена, давая устройству двусторонний доступ к блоку 3 опера тивной памяти.

15 В случае подачи на регистр 5 команд команды D с определенным условным числом происходит сброс триггера ,7 режима, при этом 3BN переходит к нормальному режиму работы, блоки

Щ 18 также возвращаются в исходное состояние, регистры 8, 9, 10 обнуляются, устройство в-целом переходит в ждуший режим. Для адресации массивон данных в блоке 3 оперативной памяти при работе с устройством и передачи информации из- ЭВП н устройство используется команда S c признаками адресов.

Извлекаемая по первому адресу иэ блока 3 информация в любом случае заЗО писывается 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 реЗ5 гистр информация переписывается в. кольцевой сдниговый регистр 13.

Информация иэ устройства н ЭВМ передается по команде N (с признаками адресов).

Команда 5 (без признаков адресон) используется для масштабирования выходных значений путем сдвига влево информации в регистре 10, команда N (без признаков) обеспечивает передачу н ЭВМ числа переполнений сумматора 15 .

Таким образом, полное выполнение какой-либо операции требует подачи цепочки команд. Последовательность команд в цепочке задается программно, Она различна для разных огерации и может меняться 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 устройстне

744591

6 запуск распределителя 16 импульсов, котор .й совместно с коммутатором 12, пропускающим управляющие сигналы иэ блока 6 центрального управления, обеспечивает 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 иэ которых управляет работой определенного узла устройства. Такая ступенчатая органиэа- ция управления позволяет легко расширять набор операций, выполняемых устройством. для этого достаточно лишЬ 15 ввести дополнительно какой-то блок

18 этой новой операции . Некоторая аппаратурная избыточность схем управления при такой организации вполне оправдана тем более, что схемы yri- gP равления по объему с ставляют лишь незначительную часть оборудования.

После вычисления 4 выходных значений подается команда N, при этом вычисг.енный результат отсылается в 25 блок 3. Затем вновь задается цепочха Ha n/4 команд З и т.д.

Блок 14 устройства представляет собой усеченный перемножитель, форматы данных на входах и выходе кото- yg рого совпадают, т.е. произведение вычисляется округленно. Это позволило увеличить внутреннее быстродействие устройства, так к ак 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, сум- 4О матора 15 и регистра 10.

При операциях типа свертки — корреляции скругление произведения, сокращающее его длину до разрядности входных данных, вызывает ошибку в 45 результате,. которая при той же разрядности не превышает единицы млацщего разряда. Этот результат соответc=ayeT заполнению разрядной сетки максимальными значениями входных 56 данных1 при неполной их разрядности ошибка возрастает, так что число верных разрядов результата примерно равно числу значащих разрядов входной трассы. 55

Такое округление при перемножении, обеспечивающее уменьшение объема арифметического устройства, не исключает возможности вычислений с повышенной 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 сейсми- ческих данных, содержащее блок оперативнбй памяти, соединенный двухсторонними связями с регистром обмена, вход блока оперативной памяти подключен к выходу блока формирования адресов, регистр команд, первый вы код которого соединен со входами блока формирования адресов и процессора, вход регистра команд подключен к первому выходу регистра обмена, первый вход которого соединен с выходом процессора, управляющий вход процессора подключен к первому выходу блока центрального управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены три сдвиговых регистра, блок умножения, кольцевой сдви-. говый регистр, сумматор, дешифратор кода групповой операции, триггер режима, коммутатор, распределитель импульсов, блоки местного управле- ния и блоки управления групповыми операциями, причем первый вход блока умножения через кольцевои сдвиговый регистр соединен с выходом первого сдвигового регистра, второй вход подключен к выходу второго сдвигового .регистра, входы первого и вто- рого сдвиговых регистров соединены со вторым выходом регистра обмена, выход сумматора подключей" 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 групповбй операции подключен ко второму выходу регистра команд, а выход соединен с первыми входайй блоков управления групповыми операцйями и через триггер режима йодключен к третьему входу регистра обмена, второй выход блока центрального управления через последовательйо- соедийейййе комму- " татор и распределитель импульсов соединен со вторыми входами блоков управления групповыми операциями, выходы которых подключены соответ ственно ко входам блоков местного управления, выходы которых подключены соответственно к выходам устройства.

И сточ ники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. Зимин В.A. Электронные вычислительные машины. М., Машиностроение, 1971, с.86,87 (прототип).

744591

Сост авитель A. Жеренов

Редактор И. Грузова Техред A. Щепанская Корректор М.Коста

Заказ 3663/4 Тираж 751 Подписное

gHHHOH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент . г.ужгород, ул.Проектная, 4