Ассоциативное запоминающее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 11 С 15/00 КЫЙ КОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ С В. ЕОПИЕБг,".БйБА; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 1056269, кл. С 11 С 15/00, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1127008, кл. С 11 С 15/00, 1983. (54) АССОЦИАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОИСТВО.8014782 зовано преимущественно для отображения специальных семантических структур в пирамидальных сетей. Цельизобретения - расширение области применения устройства путем обеспеченияхранения данных, организованных ввиде пирамидальных сетей, Устройствосодержит блок 1 управления, матричный блок 2 памяти, блок 3 обнаружения ассоциаций, коммутаторы 4 и 5 идешифратор 6. Устройство работает вдвух режимах: построение пирамидаль"ной сети (запись информации) и анализ пирамидальной сети (ассоциативный поиск и чтение информации),4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано преимущественно для отображения специальных семантических структур - пирамидальных сетей (ПС),Цель изобретения - расширениеобласти применения устройства засчет обеспечения хранения данных,организованных в виде пирамидальныхсетей.На фиг. 1 изображена структурнаясхема ассоциативного запоминающегоустройства; на фиг, 2 - структурнаясхема Ьлока оЬнаружения ассоциаций;на Фиг. 3 - структурная схема матричного блока памяти; на фиг. 4 - блоксхема алгоритма функционирования блокауправления при построении пирамидальной сети.20Устройство (фиг.1) содержит блок1 управления, матричный блок. 2 памяти, блок 3 обнаружения ассоциаций,первый 4 и,второй 5 коммутаторы идешифратор 6, 25Блок 3 обнаружения ассоциаций(фиг.2) содержит одинаковые узлы элементов (по числу строк блока 2),причем каждый узел содержит первый1, второй 8 и третий 9 блоки совпа"дения, первый 10 и второй 11 счетчи,ки импульсов, коммутатор 12 и блок13 сравнения. Матричный блок 2 памяти (фиг,З) состоит из столбца БИС ОЗУ14 (например, микросхем К 155 РУ 5), количество которых равно количествустрок блока 2).Особенностью дешифратора 6 является то, что он имеет вход управлениягрупповой выборкой, При активизацииэтого входа выходные сигналы появляются одновременно на всех выходахдешифратора,Работа устройства обеспечиваетсяуправляющими сигналами блока 1 управления, который при организации ассоциативной запоминающей матрицы128 256-рязрядных БИС ОЗУ строитсяна базе однокристальной микроЭВМ серии К 1816 ВЕ 48, Микросхема К 1816 ВЕ 48имеет три восьмиразрядных порта ввода-вывода. Для управления работойустройства необходимо иметь пять пор"тов ввода-вывода: два порта для задания адресов столбцов и строк блока 2, один порт для задания значения 55порога, один порт для задания управляющих сигналов и сигналов синхронизации в один порт для организацииинтерфейсных связей с внешними устрой. ствами. В микросхеме К 1816 ВЕ 48 предосмотрена возможность увеличения числа портов за счет подключения внеш"них микросхем серии КР 580.Устройство может работать в режиме построения пирамидальной сети(запись информации) и режиме анализапирамидальной сети (ассоциативный по"иск и чтение информации),Часть разрядов во всех БИС ОЗУ(столбцов блока 2) необходимо выделить под специальные поля меток.Эти метки обозначают типы элементов(рецепторы, ассоциативные элементы),их состояния (возбужден, не возбуж"ден, свободен, занят), а .также типыобъектов, частей, свойств, ситуацийи т,п, соответствуют конкретнымэлементам.Перад началом использования устройства очищаются все строки блока2 путем записи нулей во все разрядыБИС ОЗУ по сигналам записи и групповой выЬорки из блока 1 управления,а также сбрасываются.в 0" счетчики 10 и 11 в блоке 3 по сигналамгрупповой выборки и установки. Счетчики 10 необходимо также сбрасыватькаждый раз перед выполнением операции чтения содержимого строк блока2, а счетчики 11 сбрасывать передвыполнением операции записи информации в строки блока 2,Работа устройства в режиме построения пирамидальной сети заключаетс в задании функций активностивходов каждого ассоциативного элемента, Вход считается активным, еслион соединяет данный ассоциативныйэлемент с заданным ассоциативным илирецепторным элементом, В противномслучае вход считывается пассивным,Априорно принимается,что все ассоциативные элементы связаны пассивнымивходами между собой и со всеми рецепторными элементами, т.е. существуетнекая суперсеть, Связи конкретногоассоциативного элемента задаютсязаписью единиц в соответствующие разряды строки блока 2, соответствующей этому элементу,Первая Функция активности записывается в первую свободную строку блока 2, Эта строка в поле меток отмечается как занятая, Одновременно с записью строки в счетчике 11 подсчитывается и запоминается общее числоактивных входов (число единицв строке), Так задаются связи ассо"циативного элемента и порог, при котором наступает его полное возбуждение.Следующая функция активности записывается в новую свободную строку, которая также отмечается как занятая, Далее необходимо проверить нет ли в новой функции активности связей общих с ранее записанными, Для этого10 устройство переводится в режим чтения содержимого строк блока 2, В этом режиме блок 3 осуществляет операцию поразрядного логического умножения содержимого строк блока 2 и проверяемой функции активности, а15 также подсчет числа возникающих при этом совпадений. Число совпадений по каждой строке сохраняется в счетчиках 10.Возможны следующие ситуации: 1 - новая функция активности полностью совпадает с одной из ранее введенных;11 - новая функция активности полно" стью покрывает одну из ранее введенных; 111 - новая функция активности полностью входит в одну из ранее введенных; 1 Ч - новая функция активностИ и ранее введенные имеют частичные совпадения.(пересечения) описаний; Ч - новая функция активности не имеет общих связей с ранее введенными.Для выявления ситуации 1 блок 1 управления настраивает коммутаторы 12 блока 3 на внутреннюю коммутацию. 35 В этом случае на входы блока 3 поступают сигналы с выходов счетчиков 10 и 11. При равенстве кодов на выходах блоков 13 появляются сигналы, Состояние выходов блока 3 (выходы 40 схем сравнения) опрашивается блоком 1 управления через коммутатор 5. Если обнаруживается активность в строке, отличная от вновь записанной, то блок 1 управления перенастраивает 45 коммутаторы 12 блока 3 на внешнюю коммутацию, В этом случае на входы блоков 13 поступают сигналы с выходов счетчиков 10 и с информационных выходов блока 1 управления, на которых выставляется значение текущего порога, равного числу единиц в новой функции активности, При обнаружении активности в строке, отличной от вновь записанной, блок 1 управления аннулирует последнюю произведенную запись, идентифицируя ее как полностью совпадающую с ранее произведенной. Для выявления ситуации 11 необходимо наличие .активности при внутренней коммутации и отсутствие активности при внешней коммутации. В этом случае необходимо произвести перестройку связей в ПС, которая осуществляется следующим образом. Блок 1 управления выполняет поразрядно операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ над содержимым активных строк, Результат операции перезаписывается в строку, которая была введена последней. Необходимо дополнительно скорректировать разряд этой строки (записать 1"), находящийся на пересечении со столб" цом, соответствующим элементу, с выходом которого должна быть установлена активная связь, т.е. элементом, функция активности которого полностью вошла .во вновь введенную.Для выявления ситуации 111 необходимо отсутствие активности при внутренней коммутации и наличие ее при внешней коммутации, Блок 1 управления выполняет те же операции, что и в случае ситуации 11, за исключе-.нием того, что перезаписи и коррек-ции подвергается содержимое не новой, а ранее записанной строкиЕсли активность не обнаруживается ни при внешней коммутации, ни при внутренней, то имеет место ситуация 1 Ч или Ч. Для их разграничения блок 1 управления уменьшает величину текущего порога вплоть до значения, равного двум, каждый раз опрашивая состояние выходов блока 3, Если активности в строках, кроме вве-. денной последней, не будет обнаружено, то имеет место ситуация Ч,никаких перестроек в сети производить не, требуется. При обнаружении активности в результате последних операций (т.е. имеет место ситуация 1 Ч) блок 1 управления выполняет поразрядно логическую операцию И над содержимым активных строк, Результат операции, соответствующий пересечению описаний объектов, записывается в новую свобод; ную строку, Далее блок 1 управления выполняет поразрядно операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ над содержимым найденных активных строк и вновь записанной, а соответствующие результаты перезаписывает в каждую из найденных строк. Одновременно в этих строках производится коррекция разрядов для отобра78255 6перешедшие в возбужденное состояние ассоциативные элементы, считывается с выхопов блока 3 через коммутаторы 5. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5 14жения связей с вьделенным общим ассоциативным элементом.Для.ситуации 1 Ч блок 1 управленияпроверяет наличие пересечений привсех значениях порогов, на каждомшаге выполняя описанные операции.Действия, производимые блоком 1управления в ситуациях 1-7, являются элементарными операциями, Припостроении ПС они могут циклическиповторяться, входить в разных комбинациях друг в друга в сочетании спросмотрами ПС снизу-вверх и сверхувниз (Фиг.4).Работа устройства в режиме анализа пирамидальной сети заключаетсяв просмотре связей в ПС как снизу"вверх, так и сверху-вниз, в отображении процесса распространения возбуждения в ПС и в организации поискаинформации по меткам.Связи выходов любого элемента сети с активными входами других элементов отмечены единицами в разря"дах соответствующего столбца блока2. Для их просмотра блок 1 управления задает режим чтения выбранногостолбца блока 2 ( операция битовогосреза) и при значении текущего порога, равного единице, опрашивает выходы блока 3 через коммутатор 5.Для просмотра активных входныхсвязей ассоциативных элементов блок1 управления считывает содержимое вы-,бранной .строки блока 2 через коммутатор 4,Для отображения процесса распространения возбуждения в ПС устройствопереводится.в режим чтения по всемстрокам блока 2 (одновременная выборка строк осуществляется за счетподачи на управляющий вход дешифратора 6 управляющего сигнала групповой выборки из блока 1 управления),При этом блок 3 будет поразрядновыполнять логическую операцию И надсодержимым каждой из строк блока 2и информацией (функцией возбуждения),поступающей с информационного выхода блока 1 управления. Одновременнов счетчиках 10 осуществляется подсчетчисла возникающих совпаденийпо каждой строке, Коммутаторы 12 должны быть настроены на внутреннюю коммутацию.На первом шаге функция возбуждения несет информацию, только о возбу-,жденных рецепторных элементах. Новаяфункция возбуждения, отображающая На следующем шаге блок 1 управления выдает на блок 3 полученную функцию возбуждения и считывает с его выходов очередную Функцию возбуждения. Так шаг за шагом в Функции возбуждения увеличивается число единичных разрядов, соответствующих перешедшим в возбужденное состояние ассоциативным элементам. Процесс распространения возбуждения заканчиваетсяФ когда новая функция возбуждения совпадает с ранее предъявленной. Для поиска отмеченных строк блок 1 управления вьдает адреса полей меток и код метки поиска. Коммутаторы 12 должны быть настроены при этом на внешнюю коммутацию. В результате на выходах блока 3 будет обнаружена активность в тех строках, в которых произошло совпадение кода метки поиска с записанными метками,Формула изобретения Ассоциативное запоминающее устройство, содержащее матричный блок памяти, блок обнаружения ассоциаций и блок управления, причем с первого по третий выходы блока управления подключены соответственно к входам адреса столбцов, разрешения записи и разрешения чтения матричного блока памяти, первый информационный вход блока обнаружения ассоциаций и информационный вход матричного блока.памяти объединены поразрядно и подключены к четвертому выходу блока управления выход матричного блока памяти подключен к второму информационному входу блока обнаружения ассоциаций, с пятого по седьмой выходыблока управления подключены соответственно к первому и второму установочным входам и стробирующему .входу 50 блока обнаружения ассоциаций, входы разрешения записи и считывания и первый информационный вход блока управления являются соответственно входами записи и считыванияи информационным входом устройства, восьмой выход блока управления является информационным выходом устройства,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения1478255 гР устройства за счет обеспечения хранения данных, организованных в видепирамидальных сетей, в него введеныдешифратор, первый и второй коммутаторы, причем первые информационныевходы первого и второго коммутаторови информационный вход дешифратора поразрядно объединены и подклюЧены кдевятому выходу блока управления,входы выборки матричного блока памяти и блока обнаружения ассоциацийобъединены построчно и подключенык соответствующим выходам дешифратора, вторые информационные входы первого и второго коммутаторов соединенысоответственно с выходами матричногоблока памяти и блока обнаружения ассоциаций, выходы коммутаторов поразрядно объединены и подключены к второму информационному входу блокауправления, входы разрешения записи 5и чтения блока обнаружений ассоциаций подключены соответственно к второму и третьему выходам блока управления, десятый выход которого соединен с входом задания порога блока обнаружения ассоциаций, с одиннадцатотго по тринадцатый выходы блока управления подключены соответственно куправляющим входам дешифратора, первого и второго коммутаторов, четырнадцатый и пятнадцатый выходы блокауправления являются соответственновыходами "Подтверждение записи" и.Лончакова стыл дактор Заказ 2367150 Тираж 559 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ород, ул. Гагарина, 10 роизводственно-издательский комбинат Патен11 остав ехред ель В.Рудаков