Устройство для обработки сигналов изображений

(50 4 Н 04 И 5 САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ процессор 9, блок 1 визионног Р 3анное отделение и яти, ад бращени дованиям Институ 1 не, разбивается на две области:область постоянно адресуемой памятии область памяти, адресуемой постранично. При обращении к первой изэтих областей в БОП 2 происходитцикл обмена как в обычной ЗВМ. Приобращении к второй области в БОП 2происходит цикл обмена данными либос введенным БДП 4, либо с блоком 7видеопамяти (посредством БУВП 6).Программы, загруженные в БДП 4, могут пользоваться только данными,загруженными в БОП 2, Данными, загруженными в блок 7, он может пользоваться только при обращении кподпрограмме, загруженной в БОП 2.За счет произвольного распределениявидеопамяти между изображениями,Д,Е,МинскиСтаростин писание самостоярмационного тер- ИКИ АН СССР, 1982 ент Р 0086605, 1982. СИГНАшен еспеченной ором. блок программами и данными увеличиваетс объем памяти ЗВМ и повьппается производительность. Прохождение программ можно наблюдать на экране видеоконтрольного блока 9. 4 ил. сопои па оступовидеоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 3936921/24-09 (22) 31.07.85 (46) 23.01.87. Бюл (71) Специализиров изысканиям и,иссле та "Союзгипроводхо (72) М.Н.Бернштейн М,Е.Поляков и Ю.А, (53) 621.397(088.8 (56) Техническое о тельного видеоинфо минала "СВИТ", М.;Европейский пат кл. С 06 Р 15/20,(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относитсявидению и обеспечивает уменвремени обработки за счет ония возможности непосредствадресации видиопамяти процеУстр-во содержит процессор2 основной памяти (БОП), блряжения, блок 4 дополнительти (БДП), блок 5 управленияблок 6 управления видеопамя(БУВП) 6, блок 7 видеопамят видеоконтрольный блок АЦП и источник 11 телесигнала. Вся область па уемой процессором 1 при памяти по системной ши1 12Изобретение относится к телевизионным средствам обработки и отображения информации с применениемсредств вычислительной техники иможет быть использовано в медицине,в научных исследованиях и т,д,Цель изобретения - уменьшениевремени обработки за счет обеспечения возможности непосредственной адресации видеопамяти процессором.На фиг. 1 представлена структур-,ная электрическая схема устройствадля обработки сигналов изображений,на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления доступом,на фиг. 3 - структурная электрическаясхема блока управления видеопамятью,на фиг. 4 - диаграмма распределенияадресного пространства процессора.Устройство для обработки сигналовизображений (фиг. 1) содержит процессор 1, блок 2 основной памяти,блок 3 сопряжения, блок 4 дополнительной памяти, блок 5 управлениядоступом, блок 6 управления видеопамятью, блок 7 видеопамяти, видеопроцессор 8, видеоконтрольный блок 9,блок 10 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и источник 11 телевизионного сигнала. , 30Блок 5 управления доступом(фиг. 3) содержит блок 25 протоколаобмена, буфер 26 данных, буфер 27адреса, мультиплексор 28 адреса,генератор 29 адресов развертки, блок30 управления, синхронизатор 31,буфер 32 развязки шин и буфер 33 обмена. 85623 2 34 всегда происходит цикл обмена данными в блоке 2 основной памяти, Приобращении к области 35 происходитцикл обмера данными либо с блоком 4дополнительной (затеняемой) памятилибо с блоком 7 видеопамяти (фиг.4 Хи 4 ) . В последнем случае в осуществлении цикла принимает участие блок6 управления видеопамятью. Цикл обме 10 на происходящий в одном из блоков 4,или 7, определяется режимом работыблока 5 управления доступом,15 20) 40 4550 Устройство для обработки сигналов иэображений работает следующим образом.Вся область памяти, адресуемой процессором 1 при обращении к памяти по системной шине, разбивается на две части (фиг. 4 а); область 34 постоянно адресуемой памяти и область 35 памяти адресуемой постранично, При обращении процессора 1 к области Любой блок, подключенный к системной шине и захвативший ее (например, процессор 1 или блок 3 сопряжения), может обращаться к любым устройствам, подключенным к системной шине и запрограммированным на обменс шиной. В частности, захватившийшину блок, называемый активным, может обращаться к памяти, подключенной к шине. При обращении к области 34 цикл обмена происходит в блоке 2 основной памяти (как в обычной ЭВИ), При обращении к области35 откликается либо блок 4 дополнительной затеняемой памяти, либо блок 6 управления видеопамятью, который проводит цикл обращения к видеопамяти, Блок 5 управления доступом может быть запрограммирован ссистемой шины для разрешения доступа либо к памяти в блоке 4, либо кпамяти в блоке 1. Блок 5 построен так, что при обращении к области 35 всегда проводится цикл памяти (чтение или запись) только в одном из блоков 4 или 7. Блок 6 управления видеопамятью имеет три интерфейса: один - для системной шины (контро"Ф лируемый блоком 5 управления досту"пом), второй - для шины обмена видеоданными, например, с видеопроцессором 8 или с блоком 10 АЦП, и третий - для проведения обменов с видеопамятью. При проведении цикла обмена между системной шиной и блоком 7 видеопамяти блок 6 принимает адреса и команды от системной шины, анализирует состояние линии разрешенияобмена, подключенной к выходу блока 5 управления доступом, и, еслиобмен разрешен, формирует необходимые последовательности команд дляпроведения цикла обмена в блоке 7видеопамяти, пересылая при этом данные либо от системной шины к блоку 7либо от блока 7 к системной шине.При передаче данных с большой скоростью на видеопроцессор 8 блок самостоятельно формирует последовательности адресов и команд для блока 7 видеопамятив котором производятся циклы чтения, и передает данные с шины обмена с видеопамятью на шину обмена видеоданными, Блок10 АЦП при этом запрограммирован с системной шиной так, что не возни кает конфликтов на шине обмена цифровыми видеоданными. Видеопроцессор 8 принимает данные с указанной шины, производит над ними арифметические и логические операции при помо щи системы арифметико-логических устройств и таблиц на основе сверхоперативных запоминающих устройств и прЕобразует результаты этих операций в аналоговую форму, пригодную 20 для управления видеоконтрольным блоком 9, Преобразование в аналоговую форму производится с помощью быстрых цифроаналоговых преобразователей. Помимо управления видеоконтрольным 25 блоком 9 видеопроцессор 8 программируется с системной шины на соответствующие режимы работы, Блок .6 управления видеопамятью осуществляет разрешение приоритетов между запросами 30 циклон обращения к блоку 7 видеопамяти для видеопроцессора 8 и системной шины, Блок 10 АЦП может быть запрограммирован с системной шины на прием аналогового телевизионного сигнала от источника 11, преобразование аналогового сигнала в цифровую форму и передачу цифровых данных на шину обмена видеоданными, которые могут быть записаны через блок б в 40 блок 7 видеопамяти и/или получены видеопроцессором 8 для обработки и визуализации в видеоконтрольном блоке 9Рассмотрим работу блока 5 управ ления доступом (фиг. 2).Все внешние сигналы поступают на блок 5 управления доступом и выходят из него в отрицательной логике.Селектор 12 адреса анализирует 51) старшие разряды адреса системной шины и при их определенном сочетании и наличии одной из команд обращения к вводу/выводу (определяется в элементе ИЛИ 21) Формирует сигнал обращения к блоку 5. управления доступом, При наличии такого сигнала и команды записи появляется сигнал на выходе одного из элементов И-НЕ 15(э зависимости от состояния младшего разряда адреса). При этом триггер 19 перебрасывается в определенное состояние, разрешая тем самым работу одного блока памяти и запрещая работу другого. Элемент И 18 необходим для установки блока 5 управления доступом в определенное состояние при сбросе системы. В приведенном примере схемы после окончания команды сброса разрешается доступ к блоку 4 затеняемой памяти (режим "ЗП") . Сигнал обращения к блоку 5 управления доступом после некоторой задержки в элементе 13 задержки разрешает выдачу формирователем 14 сигнала окончания обмена, который сообщает устройству, ведущему цикл системной шины, что операция закончена, При обращении к блоку 5 управления доступом с командой чтения Формирователь 24 выдает на одну из линий данных системной шины состояние триггера 19, что позволяет определить режим, в котором находится блок 5 управления доступом.Блок 6 управления видеопамятью (Фиг, 3) работает следующим образом.Блок 25 протокола обмена анализирует команды и адреса, поступающие от системной шины, При определенных сочетаниях адресов на входе блока 25 и наличии командобращения с системной шины к устройствам ввода/вывода формируются команды обращения к генератору 29 адресов развертки или к блоку 30 управления, поступающие на соответствующие их входы. При этом через буфер 26 данные с системной шины передаются к генератору 29 или к блоку 30, которые могут быть таким образом запрограммированны на определенный режим работы, При наличии сочетания адресов и команд, соответствующего обращению с системной шины к области 35, блок 25 протокола обмена анализирует состояние сигнала, поступающего от блока 5 управления доступом. При активном состоянии этого сигнала (при логическом нуле) блок б начинает проведение операции доступа к блоку 7 видеопамяти, при пассивном состоянии сигнала (логической единицы) никаких процессов в блоке 6 не происходит.Операция доступа к видеопамяти со стороны системной шины протекает следующим образом, На выходе блока 25 протокола обмена формируются85623 6 5 12сигналы, которые поступают на блок30 управления, который анализируетих, ожидает момента, когда можноначать цикл для обслуживания запросаот системной шины, и переводит буферы 26, 32 и 33 в необходимое состояние. При выполнении операции чтения данных из видеопамяти на системную шину буфер 32 передает данныеот блока 7 видеопамяти к буферу 26,который передает данные на системную шину. При выполнении операциизаписи в видеопамять буфер 26 передает данные от системной шины кбуферу 32, который передает их навход блока 7 видеопамяти. Буфер 33при осуществлении циклон обслуживания системной шины переходит в отключенное состояние, чтобы не мешатьпередаче данных между видеопамятьюи системной шиной. Блок 30 управления на втором своем выходе Формирует сигнал, по которому мультиплексор 28 адресов начинает передаватьна выход адрес, поступающий на первую группу входов. Этот адрес поступает на адресные входы блока 7 . видеопамяти и определяет то место Видеопамяти, к которому осуществляет.ся обращение.После этого блок 30 управленияна второй группе выводов .формирует последовательность управляющих сигналов, поступающих в блок видеопамяти, в котором в соответствии сэтими сигналами происходит циклчтения или записи. По окончании цикла обращения к видеопамяти блок 30 управления сообщает об этом блоку 25 протоколов обмена по одной из соединяющих линий. Блок 25 формирует на специальной линии системной шины сигнал окончания обмена, сообщающий устройству, захватившему шину, что данные из видеопамяти прочтены и размещены на шине, или что данные записаны в видеопамять.Обмен данными между блоком 7 видеопамяти и шиной обмена видеоданными происходит следующим образом. Блок 30 управления при чтении данных из видеопамяти с видеоскоростью включает буфер 33 на передачу данных от блока 7 видеопамяти к блокам 8 и 10, т.е. на шину обмена видеоданными, При записи данных в видеопамять на видеоскорости буфер 33 передает данные от шины обмена видеоданными к блоку 7 видеопамяти. На мультиплексор 5 Ю 20 25 30 35 40 45 50 55 28 адресов поступает сигнал от блока30, по которому адреса на группу выходов мультиплексора 28 поступают сего вторых входов (от генератора 29,адресов развертки), который генерирует последовательность адресов техэлементов видеопамяти, из которыхнеобходимо считывать или в которыенеобходимо записывать видеоданныепри растровом сканировании изображения. Генератор 29 формирует последовательность адресов по командам,поступающим на его второй вход отблока 30 управления. Одним из вариантов такого генератора является обыченый счетчик, пересчитывающий последовательно адреса видеопамяти и срабатывающий по фронту сигнала, поступающего от блока 30. Сигнал началанового цикла развертки также поступает от блока 30 и по нему счетчиксбрасывается в исходное состояние.Одновременно с-адресами, формирующимися на выходе мультиплексора 28,на выходной группе выводов блока 30управления формируются команды управления видеопамятью, по которым вблоке 7 видеопамяти проводятся циклыобращения к видеопамяти. При чтенииданные из блока видеопамяти черезбуфер 33 поступают на шину обменавидеоданными и попадают на вход видеопроцессора 8. При записи в видеопамять данные с шины обмена видеоданными через буфер 33 поступают навход блока 7 видеопамяти,Рассмотрим случай, когда приработе блока 7 видеопамяти на шинуобмена видеоданными происходит обращение к видеопамяти со стороны системной шины. В этом случае блок 30управления, получив сигнал запросаот блока 25 протокола обмена, доводит до конца уже начатый цикл обращения к видеопамяти для обмена данными с шиной обмена видеоданными ипроводит цикл в блоке 7 видеопамятидля обмена данными с системной шиной. Если в этовремя должно былопроизводиться считывание данных дляобработки в видеопроцессоре 8 и визуализации результатов обработки ввидеоконтрольном блоке 9, то на экране монитора видеоконтрольногоблока будет видна помеха, посколькув момент считывания данных для системной шины необходимые для видеопроцессора 8 данные на шине обменавидеоданными отсутствуют, В случае,1285623 7когда подобные помехи недопустимы,или если данные поступают с шиныобмена видеоданными в видеопамять,например, от блока 10 АЦП, когда нежелательна потеря исходной информации, можно запрограммировать блок30 управления на разрешение обменас системной шиной только в межстрочные промежутки телевизионной развертки, т.е. когда обмен по шине обмена Ювидеоданными не происходит. Если вовремя развертки изображения происходит обращение от системной шины кресурсам блока 6 управления видеопамятью, указанных помех наблюдатьсяне будет, поскольку циклы видеопамяти для обслуживания системной шины .проводиться не будут, При обращениик генератору 29 или блоку 30 запросовиз цикла видеопамяти не возникает, а 20буфер 32 развязки шин не допускаетпроникновения данных с системной шины на шину данных видеопамяти,При обращении к области 35 памяти в те моменты, когда блок 5 управления доступом находится в режиме "Видеопамять". данные при записи записываются в видеопамять, Если при этом та областьвидеопамяти, в кото рую эти данные записаны, считывается и поступает на видеопроцессор 8, а затем выводится на экран (экраны) видеоконтрольного блока 9, то на экране происходят изменения, соответствующие изменению данных в видеопамяти. В предлагаемом устройстве дляобработки сигналов изображений в ре жиме "Видеопамять" в видеопамять можно загружать программу и передавать ей управление, Кроме того, область данных загруженной программы может находиться частью в блоке 7 видеопамяти, а частью - в блоке 2 основной. памяти. При этом данными в блоке 2 смогут пользоваться программы, загруженные в тот же блок, в блок 4 дополнительной памяти и в блок 7, Программы, загруженные в блок 4, не могут пользоваться данными из блока 7. Кроме того, нельзя из программы, загруженной в блок 4, вызывать подпрограмму, загруженную в блок 7Для такого межблочного доступа к данным и программам необходимо пользоваться специальными подпрограммами, загруженнымн в блок 2. 8Кроме того, в предлагаемом устройстве любое периферийное устройство ЭВМ, подключенное к блоку 3 сопряжения, может, минуя основную память, вести обмен данных с видеопамятью, Для этого достаточно перевести блок 5 управления доступом в режим "Видеопамять", запрограммироватьблок 3 на обмен с областью 35 и запустить устройство.Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известнымявляется увеличение объема памятиЭВМ, отводимого для программ и данных за счет произвольного распределения видеопамяти между изображениями,программами и данными, что достигается за счет специальной организации.памяти устройства (блоки 2 и 4) иблока 5 управления доступом к памяти,управляющего как доступом к видеопамяти 7, так и доступом к блоку 4дополнительной памяти на общей шине.Такая организация доступа к памятипозволяет повысить в несколько разпроизводительность предлагаемогоустройства по сравнению с известнымза счет обеспечения возможности написания больших программных комплексов без применения сверлейных структур, при работе с которыми тратитсямного времени на взаимодействие свнешними устройствами ЭВМ,Кроме того, предлагаемое устройство позволяет следить эа прохождениемпрограмм визуально на экране монитора видеоконтрольного блока 9, поскольку любые изменения в области данныхи стека памяти ЭВМ отображаются наэкране монитора (если соответствующимобразом определены области памяти,в которые загружаются программы). Отладка в таком режиме практически неснижает скоростных характеристик программ в отличие от отладки программ свыводом сообщений на диалоговый терминал,формула изобретения Устройство для обработки сигналов изображений, содержащее процессор, соединенный группой выводов через двунаправленную шину с блоком основной памяти и блоком управления доступом, блок управления видеопамятью, первая группа выводов которого соединен двунаправленной шиной с блоком видеопамяти, а вторая группа9 1285 б 23 1 О выводов соединена с двунаправленной го соединен с первым выходом блока шиной с видеопроцессором и с первой управления доступом, а группа выгруппой выводов блока аналого-циф- водов соединена двунаправленной шиной рового преобразователя (АЦП), вход с группой выводов процессора, с втокоторого соединен с выходом источни рыми группами выводов блока АЦП и ка телевизионного сигнала, а также видеопроцессора, с группой выводов видеоконтрольный блок и блок сопря- блока сопряжения и с третьей групжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, пой выводов блока управления видеочто, с целью уменьшения времени об- памятью, вход котОрого соединен с работки за счет обеспечения возмож- Ю вторым выходом блока управления ности непосредственной адресации ви- доступом, а выход видеопроцессора деопамяти процессором, введен блок соединен с входом видеоконтрольного дополнительной памяти, вход которо- блока.1285623 Ри Составитель Л.Ста Техред Л. Сердюкова о Корректор И.Демч дак аказ 7511/5 Проектная, 4 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тираж 637 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Иосква, Ж, РаПодписноего комитета СССРй и открытийшская наб., д. 4/5