Логическое запоминающее устройство

(61) Допоянитеяьное к авт, свн (22)Запеяеио 18.12.79 (2) 854769/18-2 присоединением эаевкн РЙ23) Приоритет 6 уйарстаеы 3 квиитет СССР делан иэобретеннй н вткрцтнкДата опубяиковаиия оп ие 15,09,81 обеднов Е, П, Балашов, Е. А. Гулеша, В,и В. В, Спиридонов) Авторыизобрс.тени Северо Западный заочный политехнический.институт 1) Занвитеяь 4) ЛОГ" ЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕ УСТРОЙСТВОпользова хранения Изобретение относится к вычислител ной технике и может быть исно при построении устройствцифровой информации,Известно логическое запоминающее устройство (ЗУ), содержащее иаконител на запоминающих элементах, каждый из которых выполнен на двух сердечниках сложной конфигурации, В этом ЗУ возможно выполнение операций логического сложения и логического умножения поступающей информации с ранее записанной информации, операции неразрушаюшего считывания информации в прямом и обратном кодах по строкам и йтолбцам матрицы и операции ассоциативного поиска по всему объему матрицыв прямом и обратных кодах 31.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 соответствукацих адресных элементов И считывания, вторые входы ко вторых 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 юших числовых линеек накопителя, первые входы адресных элементов И за5 о 5 писи соединены с управляющей шинойзаписи, а выходы соединены со входамиадресных формирователей записи, выходы которых соединены с линейными шинами записи соответствующих числовыхлинеек 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 входамисоответствующих усилителей считывания, выходы которых соединены со входами установки в "1" соответствуюних триггеров регистра регенерации, шинысложения и сброса Г 2,Недостатком известного устройстваявляется его низкое быстродействиепри реализации стековых алгоритмов обработки данных широко применяемых,например, при управлении обменом информацией в памяти ЭВМ,11 ель изобретения - увеличениебыстродействия известного логическо -го ЗУ,Поставленная цель достигается тем,что оно содержит многоканальный счетчик, адресные элементы ИЛИ и шинуначальной установки, первые входы адресных элементов ИЛИ соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика, вторые - со входами устройства, а выходы соединены со входами установки в "1" соответствующихтриггеров регистра признаков обращения,выходы которых соединены со вторымивходами разрядных элементов И и первыми входами многоканального счетчика выходы триггеров регистра регенерации соединены со вторыми входамимногоканального счетчика и со вторыми входами адресных элементов Изаписи, третьи входы многоканальногосчетчика соединены с шинами начальной установки, сложения и сброса.На фиг, 1 изображена схема предлагаемого логического ЗУ; на фиг. 2 -4 примеры распределения области памятинакопителя и многоканального счетчикаУстройство содержит накопитель 1 счисловыми линейками 2 на тороидальныхсердечниках 3 с прямоугольной петлейгистерезиса, прошитых шиной 4 начальной установки, разрядными шинами 5 записи, разрядными шинами 6 чтения, линейными шинами 7 считывания, линей 20 25 30 З 5 до 45 50 55 ными шинами 8 записи. В устройствовходят разрядные формирователи 9 записи, разрядные элементы 10 И, шина 11начальной установки многоканальногосчетчика, шинь 12-16 управления, выходы 17 устройства, входы 18 устройства, адресные элементы 19 ИЛИ, регистр20 признаков обращения, триггеры 21регистра признаков обращения, шина 22сброса, адресные элементы 23 И считывания, адресные элементы 24 И записи, адресные формирователи 25 считывания, адресные формирователи 26 записи, усилители 27 считывания, регистр28 регенерации, триггеры 29 регистрарегенерации и, шина 30 сброса, многоканальный счетчик 3 1,Первые входы адресных элементов 19ИЛИ являются входами устройства, вторыевходы соединены с соответствующими выходами многоканального счетчика 3 1,а выходы адресных элементов 19 ИЛИсоединены со входами установки в ф 1"триггеров 2 1 регистра 20 признаковобращения, причем выходы триггеровданного регистра, являясь выходами 17устройства, одновременно соединены: спервыми входами соответствующих адресных элементов 23 И считывания, вторыевходы которых соединены с управляющейшиной 13 считывания; со вторыми входами разрядных элементов 10 И, первыевходы которых соединены с управляющейшиной 14 записи; с соответствующимивходами многоканального счетчика 31,Выходы адресных элементов 23 И счи,тывания соединены со входами адресныхформирователей 25 считывания, выходыкоторых соединены с линейными шинами7 считывания соответствующих числовыхлинеек 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 1соединены со входами усилителей 27считывания, выходы которых соединенысо входами установки в "1" соответствующих триггеров 29 регистра 28 регенерации, выходы которых соединены одновременно с соответствующими входами многоканального счетчика 31 и совторыми входами адресных элементов24 И записи, первые входы которыхсоединены с управляющей шиной 16 записи. Выходы адресных элементов 24 И за.писи соединены со входами адресныхформирователей 26 записи, выходы ко4336 б 30 рации, установленных в "1". Одновременно цд шину 16 записи подается импульс,поступающий через адресные элементы35о 4 И записи, связанные с триггерами2 9 регистра 28 регенерации, установленными в "1", нд запуск адресныхформирователей 26 записи и через рдэ 40рядный элемент 10 И, связанный с триггером 21 регистра 20 признаков обрашения, установленным в "1", на запускразрядного формирователя 9 записи,При этом те сердечники 3 числовых ли неекнакопителя 1, на которые воздействуют адресный и разрядный полутоки, переключаются в состояние "1",Кроме того, одновременно подается сигнал на шину 13 сброса, вызывакяцийчстановку в нулевое состояние того ка50нала многоканального счетчика 31, который связан с триггером 21 регистра20 признаков обращения, установленнымв "1, В результате выполнения этихдействий в канале многоканального счетчика 31, соответствующего блоку, к которому происходит обращение устанавливается ф 0, а числа в каналах, кото-,рые были меньше рассмотренного, уве 5 86 торых соединены с линейными шинами 8 записи соответствующих числовых линеек 2 накопителя 1. Выходы многоканального счетчика 31 соединены также с управляющими шинами 11 начальной установки, 12 сложения и 13 сброса.Устройство позволяет реализовать стековое хранение и обработку информации, Работа устройства при выполнении стековой обработки объясняется на при - мере построения и обработки стека запросов при управлении обменом блоками информации ( БИ ) между различными ЗУ ЭВМ в случде применения алгоритма замещения ( правила выбора БИ, удаляемых иэ ЗУ, в которое вводится информация, прц отсутствии в цем свободного места) типа ННИ - удаление наиболее давно использованного БИ.Устройство работает следукшим образом,В исходном состоянии в многоканальный счетчик 33, каждый канал которого сопостдвлец соответствукниему блокуЗУ, эдпнсдцы числа, причем максимальное число соответствует наиболее давно опрошенному блоку, д "0" - блоку,олрошеццому последним, В каждой числовой линейке накопителя, также согостдвленной соответствунниему блоку ЗУ, записаны единицы в тех рдзрядах, номеракоторых соответствуют кдндлам счетитка, хранящим числа, меньшие значения числа, соответствующего данномублоку, Налглмер, цд фиг. 2 изображеносостояние многоканального счетчика 31и накопителя 1 для последовательностиобращений 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 могчтбыть установлены, например, подачейсигналов в шины 11, 14, 16 управления . При этом в многоканальном счетчике будут установлены числа, являющиеся дополнением до (о -1) номераканала, 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 происходит1к БИ, хранящемуся в ЗУ и обращениепроисходит к БИ, отсутствующему в ЗУ(т.е, ьыбор БИ, подлежащего удалению)При обращении к БИ, хранящемуся в ЗУ,5 10 15 20 25перестройка состояний многоканальногосчетчика и накопителя осуществляетсяследующим образом, Триггер 21 регистрапризнаков обращения, соответствующийблоку, 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 Исчитывания, производится запуск адресного формирователя 25 считывания,соответствующего номеру блока, установленного на регистре 20 признаков обращения, Под действием адре .ного токаосуществляется считьацие информациис соответствующей числовой линейки 2накопителя 1, и на разрядных шинах 6чтения, при переключении сердечников 3,;находящихся в состоянии " 1 ", цаводятся выходные сигналы, которые через усилители 27 считывания поступаютцд входы установки в " 1" триггеров 29регистра 28 регенерации. В следующемтакте производится изменение состояния многоканального счетчика 3 1 посредством подачи управляющего сигналацд шину 11 начальной установки, ч":овызывает добавление единиц в каналахмногоканального счетчика 31, связанныхс триггерами 2,) регистра 28 регепе7 8личиваются на единицу. Это соответствует перемещению блока, к которому1произошло обрашение на первое местов последовательности обрашений. Крометого, в числовых линейках 2 накопителя 1, соответствующих каналам , в которых числа были увеличены на "1"оказываются записаны "1" . в разряде, соответствуюшем блоку, к которому произошло обращение. Эти единицыуказывают на то, что число,установленное в канале, соответствующем этому блоку стало меныне числа в названых каналах, На фиг, 3 представленыизменения, произошедшие в многоканальном счетчике 31 накопителя 1 при обращении к блоку 2,При обрашении к БИ, отсутствующему в ЗУ, необходимо определить номерблока, обрашение к которому происходило наиболее давно, т.е. найти канал, хранящий наибольшее число, (В рассматриваемом примере это число Ш), Для этого на управляющую шину 12 сложениямногоканального счетчика 3 1 подается сигнал добавления единицы ко всемканалам счетчика. При этом в канале, храняше.л максимальное число, возникает перенос "1 ф из старшего разряда (если количество блоков, не равно2, то мно.-оканальный счетчик 31должен иметь соответствуюший коэффици"ент пересчета). Сигнал переноса из многоканального счетчика 3 1 через адресные элементы 19 ИЛИ поступает навход установки в "1" соответствующеготриггера 21 регистра 20 признаковобрашения, Регистр 3,0 признаков обращения должен быть предварительно обнулен подачей сигнала на шины 22 сброса, После этого на шину 25 считывания подается сигнал, поступаюший черезадресный элемент 23 И считывания насоответствуюший адресный формирователь25 считывания. При этом под действием адресного тока осуцествляется считывание информации с соответствующейчисловой линейки 2 накопителя 1 и наразрядных шинах 6 чтения при переключении сердечников 3, находяшихся в состоянии "1" наводятся выходные сигналы,которые через усилители 27 считыванияпоступают на входы установки в "1" триггеров 29 регистра 28 регенерации. Затем на шину 16 записи подается импульс,поступающий через адресные элементы 24 И записи, связанные с триггерами 29 регистра 28 регенерации, установленными в "1", на запуск адресных фор 64336 8 мирователей 26 записи и через разрядный элемент 10 И, связанный с триггером 21 регистра 20 признаков обращения, установленным в "1, на запуск разрядно. о формирователя 9 записи. При этом те сердечники 3 числовыхлинеек 2 накопителя 1, на которые воздействуют адресные и разрядный полутоки, переключаются в состояние "1".Таким образом, в результате выполнения, этих действий триггер 21 регистра 20признаков обращения соответствующийблоку, который подлежит удалению из ЗУсогласно алогоритму НДИ, будет установленв "1" и информация с этого триггерапоступает на соответствующий выход17 устройства. В канале многдканальГного счетчика 31 соответствующем данному блоку будет установлен "0", а со 20 держимое всех остальных каналов будетувеличено на единицу. Числовая линейка 2 накопителя 1, соответствующаявыбранному блоку, будет установленав "0, а сердечники 3 соответствующего разряда всех остальных числовых линеек 2 накопителя 1 будут установленыв "1", В приведенном примере это отображает перемещение выбранного блока1 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 соеди 35нений выгодно отличает предлагаемоезапоминающее устройство от прототипа,так как это позволяет повысить быстродействие устройства,Рассмотрим количественные оценки40увеличения быстродейс твия,При выполнении обрашения к блокуинформации, хранящемуся в ЗУ, дляпрототипа время обращения (в условных тактах) можно определить, как45Т = 5 и .где о - количество слов внакопителе,На выполнение такого обрашения впредлагаемом устройстве потребуетсят= 2 Е иТаким образом, для выполнения операции логической обработки данных,быстродействие предложенного устройства при й = 4-32 соответственно в5-х 6 раз выше быстродействия известного, причем отношение резко возрас 55тает при увеличении иФормула изобретенияЛогическое запоминаюшее устройство, содержашее накопитель с чжлоьы9 86336 10ми линейками на тороидальных сердеч накопителя Разр.",дные шины накотиеляниках с прямоугольной петлей гистерези- соединены со входами соответствующихса прошитых линейными шинами записи усилителей считывания, выходы которых1ф 1 юи считывания и обшимн разряднъми шина- соединены со входами установки в 1ми записи и чтения, разрядные формиро соответствуюнпес триггеров регистраватели записи, разпядные элементы Ирегенерации, шины сложения и сброса,записи, регистр признаков обращения на о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, стриггерах, адресные элементы И считы- целью увеличения быстродействия усъвания и записи, адресные формировате- ройства, оно содержит многоканальныйли считывания и записи, усилители счи- э счетчик, адресные элементы ИЛИ и шитывания, регистр регенерации на тригге- ну начальной установки, первые входырах, причем выходы триггеров регистра адресных элементов ИЛИ соединены спризнаков обращения соединены с первы-,соответствующими выходамн многоками входами соответствующих адресных иального счетчика, вторые - со входамиэлементов И считывания вторые входы 1 устройства, а выходы соединены со вхоУ Фкоторых, соединены с управляющей ши- лами установки в 1соответствующихной считывания, а выходы адресныхтриггеров регистра признаков обрашеэлементов И считывания соединены со ния, выходы которых соединены со втовходами адресных формирователей считы-, рымн входами разрядных элементов Ивания выходы которых соединены с лии первыми входами многоканального9нейными шинами считывания соответсэ- счетчика; выходы триггеров регистра ревующих числовых линеек накопителя, пер-,генерации соединены со вторыми входамисных элементов И записи многоканального:счетчика и со вторымявые входы адресных элементовсоединены с управляюще шино записи,ляющей шиной записи, входами адРесных элементов И записитретьи входы многоканального счетчикаа выходы соединены со входами адресных формирователе записи, выхл й записи выходы ко- соединены с шинами начальной установторых соединены с линейными шинами ки, сложения и сброса.записи соответствующих числовых линеек Источники информации,йакопителя; первые входы разрядных . принятые во внимание при экспертизеэлемент в И соеди ены с управл 5 шей 30 1 Авторск, идшиной записи, а выходы соединены со М 194887, кл,611 С 11/О.входами соответствующих разрядных фор. Авторское идмирователей записи, выходы которых М 226681 кл. В.11 С 11/06 196.6ое св етельство СССРФсоединены с разрядными шинами записипрототип)и оного рог. Я о ЮМолилте. мд 1 2 3 Ч 5 6 7 мюогоуамьмфьй сиеммиФ много н анап счетчикЖи олифмлю 2 иг,Составитель Ю, Розедактор М. Бандура Техред Л.Пекарь ь Корректор Подлисно 4 Тираж 648ИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская набд,7804/7 ВН