Логическое запоминающее устройство

 

Союз Соаетсник

Социалистические республик

< i>864336 (51) Дополнительное к авт. саид-ву (Sl}М. Кл. (22) Заявлено 18.12.79 (21) 2854769/18-24 с присоедниениеет заявки J% (23) Приоритет

G 11 С 11IO6 (Ьеудерстеоеьй квинтет

СССР пе аеяеи нтебретеннй н етнритнй

Опубликовано 15.09.81, Бюллетень .%34

Дата опубликования описаиин 15 09.81 (53} УДК 681.327..66(088.8) Е. П, Балашов, E. A. Гулеша, B. А. Победнов и В. В. Спиридонов (Z2) Авторы изобрс.т,ения (71) Заявитель

СевероЗападный заочный политехнический .институт (54) ЛОГ!" ЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕ

УСТРОИСТВО

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использова» но при построении устройств хранения цифровой информации.

Известно логическое запоминающее устройство (ЗУ), содержащее накопитель

S на запоминающих элементах, каждый из которых выполнен на двух сердечниках сложной конфигурации. В этом ЗУ возможно выполнение операций логическо1О го сложения и логического умножения поступающей информации с ранее записанной информации, операции неразрушающего считывания информации в прямом и обратном кодах по строкам и йтолбцам матрицы и операции ассоциативного поиска по всему объему матрицы в прямом и обратных кодах Я.

К недостаткам данного логического

ЗУ следует отнести существенные тех° иические трудности его реализации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является логическое ЗУ, которое содержит как и предлагаемое накопитель с числовыми линейками на тороидальных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых линейными шинами 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 считывания " записи, усилители считывания, регистр регенерации на триггерах, причем выходы триггеров регистра признаков обращения соединены с первыми входами соответствукицих адресных элементов И считывания, вторые входы ко орых соединены с управляющей шиной считывания, а выходы адресяых элементов И считывания соединены со входами адресных формирователей счи« тывания, выходы которых соединены с линейными шинами считывания соответств ющих числовых линеек накопителя, первые входы адресных элементов И за

864336 4

5 0 !

5 писи 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 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 сброса Г2).

Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие при реализации стековых алгоритмов обработки данных широко применяемых, например, при управлении обменом информацией в памяти ЭВМ.

11ель изобретения - увеличение быстродействия известного логическо— го ЗУ.

Поставленная цель достигается тем, что 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 установки в "1" соответствующих триггеров регистра признаков обращения, восходы которых соединены со вторыми входами разрядных элементов И и первыми входами многоканального счетчика„ выходы триггеров регистра регенерации соединены со вторыми входами многоканального счетчика и со вто рыми входами адресных элементов И записи, третьи входы многоканального счетчика соединены с шинами начальной установки, сложения и сброса.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого логического ЗУ; на фиг. 2 -4примеры распределения области памяти накопителя и многоканального счетчика»

Устройство содержит накопитель 1 с числовыми линейками 2 на тороидальных сердечниках 3 с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых шиной 4 начальной установки, разрядными шинами 5 записи, разрядными шинами 6 чтения, линейными шинами 7 считывания, линей20

55 ными шинами 8 записи. В устройство входят разрядные формирователи 9 записи, разрядные элементы 10 И, шина 11 начальной установки многоканального счетчика, шинь 12-16 управления, выходы 17 устройства, входы 18 устройся ва, адресные элементы 19 ИЛИ, регистр

20 признаков обращения, триггеры 21 регистра признаков обращения, шина 22 сброса, адресные элементы 23 И считывания, адресные элементы 24 И записи, адресные формирователи 25 считывания, адресные формирователи 26 записи, усилители 27 считывания, регистр

28 регенерации, триггеры 29 регистра регенерации и, шина 30 сброса, многоканальный счетчик 3 1.

Первые входы адресных элементов 19

ИЛИ являются входами устройства, вторые входы соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика 3 1, 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 адресных элементов 23 И считывания, вторые входы которых соединены с управляющей шиной 13 считывания; со вторыми входами разрядных элементов 10 И, первые входы которых соединены с управляющей шиной 14 записи; с соответствующими входами многоканального счетчика 3 1.

Выходы адресных элементов 23 И счи.тывания соединены со входами адресных формирователей 25 считывания, выходы которых соединены с линейными шинами

7 считывания соответствующих числовых линеек 2 накопителя 1. Выходы разрядных элементов 10 И соединены со входами разрядных формирователей 9 записи, выходы которых соединены с разрядными шинами 5 записи накопителя 1.

Разрядные шины 6 чтения накопителя 1 соединены со входами усилителей 27 считывания, выходы которых соединены со входами установки в "1" соответствующих триггеров 29 регистра 28 регенерации, выходы которых соединены одновременно с соответствующими входами многоканального счетчика 3 1 и со вторыми входами адресных элементов

24 И записи, первые входы которых соединены с управляющей шиной 16 запи» си. Выходы адресных элементов 24 И записи соединены со входами адресных формирователей 26 записи, выходы ко5 86 торых соединены с линейными шинами

8 записи соответствую цпх числовых линеек 2 накопителя 1. Выходы многоканального счет ика 31 соединены также с управляющими шинами 11 начальной установки, 12 сложения и 13 сброса.

Устройство позволяет реализовать стековое хранение и обработку информации. Работа устройсгва при выполнении стековой обработки объясняется на примере построения и обработки стека запросов при управлении обменом блоками информации (БИ ) между различными

ЗУ ЭВМ в случае применения алгоритма замещения (правила выбора БИ, удаляемых иэ ЗУ, в которое вводится информация, при отсутствии в нем свободного места) типа ННИ - удаление наиболее давно использованного БИ.

Устройство работает следук>шим образом, В исходном состоянии в многоканальный счетчик 3), каждый канал которого сопоставлен соответствук>щему блоку

ЗУ, записаны числа, причем максимальное лц.ло соответствует наиболее давно опрошенному блоку, а "0" — блоку, опрошенному последним. В каждой число/ вой линейке накопителя, также согоставленной соответствуннцему блоку ЗУ, записаны единицы в тех разрядах, номера которых соответствуют каналам счетитка, хранящим числа, меньшие значения числа, соответствующего данному блоку. Налглмер, на фиг. 2 изображено состояние многоканального счетчика 3 1 и накопителя 1 для последовательности обрашений 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 счетчика и накопителя безразличны и могут быть установлены, например, подачей сигналов в шины 11, 14, 16 управления, При этом в многоканальном счетчике будут установлены числа, являющиеся дополнением до (n - l) номера канала, где и — число БИ, размещаемых в ЗУ, а в накопителе, который можно рассматривать как квадратную матрицу, будут записаны единицы во всех позициях правее главной диагонали.

При обработке стека запросов возможны два случая: обращение происходит к БИ, хранящемуся в ЗУ и обращение происходит к БИ, отсутствующему в ЗУ (т.е. ьыбор БИ, подлежащего удалению) °

При обращении к БИ, хранящемуся в ЗУ, 4336 б

30 рации, установленных в "1". Одновременно на шину 16 записи подается импульс, поступающий через адресные элементы

Р4 И записи, связанные с триггерами

2 9 регистра 28 регенерации, установленными в "l", на запуск адресных формирователей 26 записи и через раэ 0 рядный элемент 10 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 накопителя 1, на. которые воздействуют адресный и разрядный полутокц, переключаются в состояние "1", Кроме того, одновременно подается сигнал на шину 13 сброса, вызывакяций

) становку в нулевое состояние того ка..

50 нала многоканального счетчика 31, который связан с триггером 21 регистра

20 признаков обращения, установленным в 1 . В результате выполнения этих действий в канале многоканального счет55 чика 31, соответствующего блоку, к которому происходит обращение устанавливается "0, а числа в каналах, кото-, рые были меньше р сслотреиного, уве5

25 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 шину 15 считывания, поступающего через адресный элемент 23 И считыва шя, производится запуск адресного формирователя 25 считывания, соответствующего номеру блока, установленного на регистре 20 признаков обращения. Под действием адре .ного тока осуществляется счить,,ание информации с соответствующей числовой линейки 2 накопителя 1, и на разрядных шинах 6 чтения, при переключении сердечников 3, ! ,находящихся в состоянии " l ", наводятся выходные сигналы, которые через усилители 27 считывания поступают на входы установки в "1" триггеров 29 регистра 28 регенерации. В следующем такте производится изменение состояния многоканального счетчика 3 1 посрсдс твом подачи управл я ющего сигнала на шину 11 начальной установки, ч":о вызывает добавление единиц в каналах многоканального счетчик» 3.i связанных с триггерами 2,) регистра 28 регепе7 8 личиваются на единицу. Это соответствует перемещению блока, к которому

1. произошло обращение на первое место

) в последовательности обращений. Кроме . того, в числовых линейках 2 накопителя 1, соответствующих каналам, в которых числа были увеличены на "1",, оказываются записаны "1" . в разряде, соответствующем блоку, к которому произошло об} мщение. Эти единицы указывают на то, что число, установ ленное в канале, соответствующем этому блоку стало меныце числа в названых каналах. На фиг. 3 представлены изменения, произошедшие в многоканаль» ном 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 .3 1 подается сигнал добавления единицы ко всем каналам счетчика. При этом в канале, храняше.л максимальное число, возникает перенос "1" из старшего разряда (если количество блоков, не равно

2, то мно.-оканальный счетчик 31 должен иметь соответствующий коэффици ент пересчета). Сигнал переноса из многоканального счетчика 3 1 через адресные элементы 19 ИЛИ поступает на вход установки в "1" соответствующего триггера 21 регистра 20 признаков обращения. Регистр 2,0 признаков обращения должен быть предварительно об нулен подачей сигнала на шины 22 сбро са, После этого на шину 25 считывания подается сигнал, поступающий через адресный элемент 23 И считывания на соответствующий адресный формирователь

25 считывания. При этом под действием адресного тока осу-цествляется 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" триг геров 29 регистра 28 регенерации. За тем на шину 16 записи подается импульс, поступающий через адресные элементы 24 И записи, связанные с триггерами 29 регистра 28 регенерации, установ ленными в "1", на запуск адресных фор64336 8 мирователей 26 записи и через разрядный элемент 10 И, связанный с триг» гером 21 регистра 20 признаков об» ращения, установленным в "1, на запуск разрядно. о формирователя 9 записи. При этом те сердечники 3 числовых линеек 2 накопителя 1, на которые воздействуют адресные и разрядный полутоки, переключаются в состояние "1".

Таким образом, в результате выполнения . этих действий триггер 21 регистра 20 признаков обращения соответствующий блоку, который подлежит удалению из ЗУ согласно алогоритму НДИ, будет установлен в "1" и информация с этого триггера поступает на соответствующий выход

17 устройства. В канале мног. канальг ного счетчика 31 соответствующем данному блоку будет установлен "О", а содержимое всех остальных каналов будет увеличено на единицу. Числовая линейка 2 накопителя 1, соответствующая выбранному блоку, будет установлена в "О, а сердечники 3 соответствующего разряда всех остальных числовых линеек 2 накопителя 1 будут установлены в "1", В приведеннс,м примере это отображает перемещение выбранного блока

1 на первое место в последовательности обращений 5,0,6 7,3,4,2,1, что показано на фиг. 4.

Использование новых элементов: многоканальйого счетчика, адресных элементов ИЛИ, дополнительных шин и соеди35 нений выгодно отличает предлагаемое запоминающее устройство от прототипа, так как это позволяет повысить быстродействие устройства, Рассмотрим количественные оценки

40 увеличения быстродейс твия.

При выполнении обращения к блоку информации, хранящемуся в ЗУ, для прототипа время обращения (в условных тактах) можно определить, как

Т = 5 .где n - количество слов в накопителе, На выполнение такого обращения в предлагаемом устройстве потребуется т= 2Е и

Таким образом, для выполнения опе рации логической обработки данных, быстродействие предложенного устройства при и 4-32 соответственно в

5-i.6 раз выше быстродействия известного, причем отношение резко возрас55 тает при увеличении и

Формула изобретения

Логическое запоминающее устройство, содержащее накопитель с чжлоьы9 864336 10 ми линейками на тороидальных сердеч« накопителя, разр".дные шины пахот исцеля никах с прямоугольной петлей гистерези- соединены со входами соответствуюших са прошитых линейными шинами записи усилителей считывания, выходы которых

r1þ и считывания и обшимн разрядили шина- соединены со входами установки в 1 ми записи и чтения, разрядные формиро соответствуюших триггеров регистра ватели записи, разпядные элементы И регенерации, шины сложения и сброса, записи, регистр признаков обрашения на о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с триггерах, адресные элементы И считы- целью увеличения быстродействия ус вания и записи, адресные формировате- ройства, оно содержит многоканальный ли считываниЯ и записи, Усилители счи- р счетчик, адресные элементы ИДИ и шитывания, регистр регенерации на тригге- ну начальной установки, первые входы рах, причем выходы триггеров регистра адресных элементов NIH соединены с признаков обрашения соединены с первы- соответствующими выходамн многоками входами соответствуюших адресных иального счетчика, вторые - со входами элементов И считывания вторые входы 1 устройства, а выходы соединены со вхо

Ю Ф которых. соединены с управляющей ши- лами установки в 1 соответствуюших ной считывания, а выходы адресных триггеров регистра признаков обрашеэлементов И считывания соединены со ния, выходы которых соединены со вто» входами адресных формирователей считы-, рымн входами разрядных элементов И вания выходы которых соединены с ли« и первыми входами многоканального в нейными шинами считывания соответсч счетчика выходы триггеров регистра ревующих числовых линеек накопителя, пер- генерапни соединены со вторыми входами сных элементов И записи многоканального:счетчика и со вторымя вые входы адресных элементов соединены с управляюше шино записи, ляюшей шиной записи, »À < адресных элементов И записи, третьи входы многоканального счетчика а выходы соединены со входами адрес- 25 ных формирователе записи, вых л и записи выходы ко- соединены с шинами начальной установ торых соединены с линейными шинами ки, сложения и сброса. записи соответствующих числовых линеек Источники информации, накопителя; первые входы разрядных . принятые во внимание при экспертизе элементов И соединены с управл5 ющей 1, Авторск ид шиной записи, а выходы соединены со N 194887, кл, Я

Я ll С 11/О - 1965. входами соответствуюших разрядных фор- 2. Авторское ид мирователей записи, выходы которых М 226681 кл. 6.

11 С 11/06 196.6 ое св етельство СССР

I соединены с разрядными шинами записи (прототип) °

k омогтилтг. м д 7 2 3 Ч 9 6 7 мьмгои амхл»нь и сиенами

Р/srrfOnume nest о г, л

Ю много нонапьнии счеяпч и И

864336 мноаонохаланый

СЧЕre+u<

Жи оли лб

Заказ 7804/74 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Ю. Розенталь

Редактор М. Бандура Техред Л.Пекарь, Корректор О. Билак