Устройство для обработки данных гистограмм

Устройство для обработки данных гистограмм

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ГИСТОГРАММ, содержащее первый блок памяти, первый сумматор, блок микропрограммного управления, выход микрокоманд ifOToporo Соединен с информационным входом первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены («V-1) блоков памяти, () сумматоров , ( формирователей прямоугольных импульсов, регистров результата, регистр логических условий и операционный блок, причем первый информационный вход каждого jcyMMaTopa соединен с выходом соответствующего формирователя прямоугольных импульсов, второй информационный вход первого сумматора соединен с информационным выходом операционного блока, второй информационный вход (i-fl)-ro сумматора соединен с выходами разрядов 1-го регистра результата, где t « 1, (-1, информационный выход калсдого сумматора соединен с информационным входом соответствующего регистра результата, знаковый выход - с входом соответствующего разряда регистра логических условий, ин формационный выход каждого блока памяти - с входом соответствующего формирователя прямоугольных импульсов , а информационный вход подключен к выходам разрядов соответствуюп1его регистра результата, выходы разрядов регистра логических условий соединены с перв1 1м информационным входом операционного.блока , второй информационный вход которого является информационным входом устройства, адресный выход i операционного блока соединен с адресным входом каждого блока памя (Л ти, выход логических условий. с первым входом логических условий блока микропрограммного управления, второй и третий входы логических условий которого являются соответственно первЕЯм и вторым входами задания режима работы устройства, ;о а выход микрокоманд блока микропрограммного управления соединен с вхо00 дами Кода операций операционного :& блока, входами управления записью00 чтением каждого введенного блока памяти , входами разрешения каждого формирователя прямоугольных импульсов , входами управления каждого сумматора, входами стробирования каждого регистра результата, с первым и вторым выходами состояний устройства, вход команд блока микропрограммного управления является входом номера режима обработки устройства , установочный вход - входом установки исходного состояния уст .ройства, первый синхронизирующий

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

ЕЕСГ1УЬЛИН (19) (И) (50 4 С 06 F 15/36 (21) 3763226/24-24 (22) 28.06.84 (46) 07.12.85. Бюл. и 45 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) К,И.Кучеренко, Ю.Н.Матвеев и Е.Ф,Очин (53) 681.3:519.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и 995097, кл. С 06 F 15/36, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 830399, кл. G 06 F 15/36, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ДАННЫХ ГИСТОГРАИИ, содержащее первый блок памяти, первый сумматор, блок микропрограммного управления, выход микрокоманд которого coåäèнен с информационным входом первого блока памяти, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены (q-1) блоков памяти, (q,-1) сумматоров, q формирователей прямоугольных импульсов, < регистров результата, регистр логических условий и операционный блок, причем первый информационный вход каждого,сумматора соединен с выходом соответствующего формирователя прямоугольных импульсов, второй информационный вход первого сумматора соединен с информационным выходом операционного блока, второй информационный вход (1+1)-го сумматора соединен с выходами разрядов I --ro регистра результата, где i1, q,-1, информационный выход каждого сумматора соединен с информационным входом соответствующего регистра результата, знаковый выход — с входом соответствующего раз- ряда регистралогических условий, ин формационный выход каждого блока памяти — с входом соответствующего формирователя прямоугольных импульсов, а информационный вход подключен к выходам разрядов соответствующего регистра результата, выходы разрядов регистра логических условий соединены с первым информационным входом операционного блока, второй информационный вход которого является информационным входом устройства, адресный выход операционного блока соединен с адресным входом каждого блока памяти, выход логических условий с первым входом логических условий блока микропрограммного управления, второй и третий входы логических . условий которого являются соответственно первым и вторым входами задания режима работы устройства, выход микрокоманд блока микропрограммного управления соединен с входами кода операций операционного блока, входами управления записьючтением каждого введенного блока памяти, входами разрешения каждого формирователя прямоугольных импульсов, входами управления каждого сумматора, входами стробирования каждого регистра результата, с первым и вторым выходами состояний устройства, вход команд блока микропрограммного управления является входом номера режима обработки устройства, установочный вход — входом установки исходного состояния уст,ройства, первый синхронизирующий

1196898 вход устройства соединен с синхро- и узла задания адреса, выход которонизируемыми входами операционного ro подключен к первым входам элеблока каждого сумматора, каждого ре- ментов ИЛИ группы, вторые входы гистра результата регистра логичес- которых соединены соответственно с ких условий и блока микропрограммно- выходами элементов НЕ первой группы»

ro управления, второй синхронизи- выходы элементов ИЛИ группы соедирующий вход устройства соепинен с нены с информационным входом ресинхрониэирующими входами блоков гнстра адреса, выход первого мультипричем .операциоНный блок со- плексора Услов и соединен с первым держит два мультиплексора Условий» информационным входом второго мульдва регистра данных, мультиплексор типлексора условий и через элемент данных, элемент НЕ, два дешифрато- . НŠ— с информационным входом первора, две группы элементов,НЕ, Узел го дешифратора, выходы которого чезадания адреса, группу элементов ИЛИ рез элементы НЕ второй группы соедин регистр адреса, выходы разрядов нены с первым информационным входом которого являются адресным выходом узла задания адреса, второй инфороперационного блока, информационный мационный вход которого соединен с вход первого мультиплексора усло- выходами Разрядов второго регистра вий является первым информационным данных, выход мультиплексора данных входом операционного блока, второй соединен с вторым информационным информационный вход которого соеди- вхоДом втоРого мультиплексоРа Усло- нен с информационньачи входами перво- вий» и формационный вход - с выходами разрядов второго регистра данходы разрядов первого регистра. дан- ных, выход второго мультиплексора ных является информационным выходом условий — с информационным входом второго дешифратора, выходы котороких условий которого соединен с виго соединены соответственно с входаС ходом второго мультиплексора усло- ми элементов НЕ первой группы, синхронизирующие входы первого и втос разреша пя входами ша пя входами первого и вто- Рого регистров данных» узла задания типлексоров условий муль- - адреса и регистра адреса соединены типлексора данньас» первого и второго с синхронизирующим входом операциондешифраторов первого регистра данных, ного блока.

Изобретение относится к вычисли" тельной технике и может быть использовано для обработки статистической информации.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1-3 представлена схема предлагаемого устройства; иа фиг.4пример работы устройства.

Устройство содержит блоки 1 памяти, формирователи 2 прямоугольных импульсов, сумматоры 3,. регистры 4 результата, регистр 5 логических условий, мультиплексор 6, узел 7 задания следующего адреса, регистр

8 команд, узел 9 формирования микрокоманд, узел 10 памяти, регистры 11 и 12 микрокоманд, регистры 13 и 14 данных, мультиплексор 15 данных, мультиплексор 16 условий, мультиплексор !7 условий, элемент НЕ 18, дешифраторы 19 и 20, группы 21 и 22 элементов НЕ, узел 23 задания адреf са, группа 24 элементов ИЛИ, регистр 25 адреса, входы и выходы

26-38 устройства, блок 39 микропрограммного управления, операционный блок 40.

l0 Устройство работает следующим образом.

Предварительно с входа 32 установки устройства в исходное состояние на установочный вход узла 9 по-!

5 ступает сигнал отрицательной полярности. На выходе узла 9 устанавливается нулевой адрес узла 10 памяти., Извлеченная микрокоманда нэ узла 10 записывается в первый 11 н второй

3 11

12 регистры микрокоманд. В регистре

11 содержится управляющее поле микрокоманд, в регистре 12 — адрес перехода к подпрограмме. Узел 7 па основе информационного сигнала, поступающего с мультиплексора 6, и управляющих сигналов, поступающих с регистра 11, формирует тип выполняемой инструкции. В исходном состоянии с помощью мультиплексора 6 опра шивается вход 33 логических условий, по состоянию которого проверяется наличие записанной команды в регистре 8 команд. При нулевом сигнале на входе 33 логических условий узел

7 формирует инструкцию перехода по адресу, записанному в регистре 8, а при единичном сигнале — инструкцию перехода по счетчику микрокомаид, входящего в состав узла 9. Причем счетчик микрокоманд узла 9 может работать как в режиме инкрементирования (т.е. увеличения содержимого на единицу), tBK и в режиме повторения предыдущего адреса (режим задается управляющим полем микрокоманды). В исходном состоянии счетчик узла 9 работает в режиме повторения предыдущего адреса.

Основные команды, выполняемые устройством, задаваемые с помощью внешнего устройства, следующие: суммирование элементов гистограммы; вычитание элементов гистограммы; тип выполняемой операции, например, медианная фильтрация, эквализация гистограммы, определение минимального или максимального значений гистограммы, При выполнении команд суммирования или вычитания элементов гистограммы с помощью мультиплексора 6 проверяется состояние входа 34 логических условий, по состоянию которого определяется наличие записанных данных в первый 13 и второй

14 регистры данных, При нулевом сигнале на входе 34 логических условий узел 7 формирует инструкцию перехода узла 9 по адресу регистра 12, т.е. обработка данных, записанных в первом 13 и втором 14 регистрах данных, разрешена. Иначе узел 7 формирует инструкцию перехода по содержимому счетчика микрокоманд узла 9, т.е, реализуется режим ожидания (повторная проверка сост(Гяния входа 24 логических условий), С помощью управляющих сигналов на выходах 36 и 37

96898 4 состояния устройство оповещает внешние устройства .соответственно о режиме функционирования устройства (ожидание команды/работа) и о готовности (или неготовности) устройства принять для обработки входные данные.

Гистограмма статического распределения строится с помощью простого алгоритма: на каждом шаге выборки отсчета измеряемого сигнала 13; содержимое ячейки памяти с адресом А= Э " I ) изменяется на единицу.

10

При построении гистограммы посредством соответствующего управляющего поля микрокоманды, записанной В ре15 гистре 11, осуществляется запрет работы дешифраторов 19 и 20, адрес блоков 1 памят r определяется узлом

23 задания адреса в соответствии с записанной информацией в регистре

14, Сформированный адрес записывается в регистр 25 адреса. В блоках 1 памяти параллельно формируется

25 гистограмм, причем в с -блоке 1 памяти формируется 21 точных отсчетов гистограммы, в то время как в остальных блоках 1 памяти строятся грубые отсчеты гистограммы статистического распределения. Число отсчетов гистограммы, формируемое в i-áëoêå 1 памяти, определяется как 2, где

1 4 1, соответственно емкость блока 1 памяти равна 2 . Адрес блока 1 памяти. А определяется сле- .

1 дующим образом: А;=А ((g-1): t), где = - при 1 i < g . В соответствии с адресами А. блоков 1 памяти

1 осуществляется считывание содержи = мого соответствующих 1 ячеек памяти

40 и изменение содержимого ячеек на единицу в сумматорах 3. Преобразованная в сумматорах 3 информация записывается в регистры 4, а в следующем машинном цикле осуществля45 ется запись содержимого регистров 4 в соответствующие блоки 1 памяти.

Режимы "Чтение" и "Запись" блоков 1 памяти, операции инкрементирования на единицу и декрементирования на единицу в сумматорах 3, а также сигналы разрешения выдачи информации регистрами 4 и формирователями

2 задаются соответствующими полями микрокоманды, записанной в регистре

11. По окончании формирования гистограммы в блоках 1 памяти выполняется команда в соответствии с записью в регистре 8.

5 1

Рассмотрим функционирование устройства для обработки гистограмм в режиме поиска медианы гистограммы статического распределения.

Медианой статического распределения Di, j-m,-М «< m М,-И4 и 4N явI ляется элемент D i>, для которого существует (Ь-1)/2 элементов, меньших или равных ему по величине, и (L-1)/2 элементов, больших или равных ему по величине, где Ь (2М+1) (2N+1). Поиск медианы в устройстве осуществляется следующим образом.

В соответствии с управляющим полем микрокоманды, записанной в регистре

11, в узле 23 формируется нулевой адрес обращения к блокам 2 памяти.

Из регистра 13 данных в первый сумматор 3 заносится величина (L-1)/2, в то время как в остальных сумматорах 3 устанавливаются нулевые величины, Далее выполняется операция вычитания иэ содержимого нулевой ячейки ;-го блока 1 памяти содержимого «-го сумматора 3 при этом формирователи 2 открыты для передачи информации. Результаты операции вычитания заносятся в соответствующие регистры 4, а содержимое знако вых разрядов сумматоров 3 заносится в регистр 5 логических условий. С помощью мультиплексора 16 условий опрашивается значение знакового разряда первого сумматора 3. Выходное значение мультиплексора 16 подается через элемент НЕ 18 на информационный вход дешифратора 19 и на информационный вход мультиплексора

17. Если знаковый разряд первого сумматора 3 равен единице, т.е. результат операции вычитания отрицательный, то с помощью дешифратора

19 и соответствующего элемента из группы 21 элементов НЕ осуществляется маскирование по ИЛИ q-го разряда адреса узла 23, означающее, что медиана содержится во второй половине гистограммы, а q,-й разряд адреса равен единице. При нулевом знаковом разряде первого сумматора

3 адрес узла 23 не изменяется, т.е. медиана расположена в первой половине гистограммы статистического распределения. Последующие (g-1) циклов разрядного определения адреса в узле 23 для определения медианы имеют следующий вид. В, -й сумматор 3 заносится содержимое i --1 регистра 4.

196898 6

При единичном значении разряда адРеса ч,, 1 4с1 < «1-1, определенного в предыдущем цикле в q суммата рах 3, выполняется операция суммирования содержимого « -го сумматора 3 с содержимым выбранной ячейки

«-го блока 1 памяти по адресу, определенному в предыдущем цикле, где

i 1, q . При нулевом значении разряда адреса ас1, определенного в пре5 и дыдущем цикле, с помощью мультиплексора 17, дешифратора 20, соответствующего элемента из группы 22 элементов НЕ и соответствующего элемента из группы 24 элементов ИЛИ в регистре 25 адреса устанавливается значение разряда адреса.м,1„, равное единице. В сумматорах 3 выполняется операция вычитания содержимого i -го сумматора 3 и соответствующей ячейки

20 -го блока 1 памяти. По величине знакового разряда (q-6+1)сумматора 3 определяется истинное значение ы,1 разряда блока 1 памяти. Таким образом, Z5 по построенным грубым и точным отсчетам гистограмм в блоках 1 памяти поиск медианы осуществляется всего за g циклов сравнения. Код управления мультиплексора 16, мультиплек»

3п сора 17, дешифраторов 19 и 20, узла

23 задается соответствующими полями микрокоманд, записанных в узле 10.

Результат поиска медианы считывается с регистра 25.

Рассмотрим пример поиска медианы для четырехразрядных входных данных. устройство содержит четыре восьмиразрядных сумматоров 3 и четыре блока 1 памяти. На фиг.4 приведены грубые и точные отсчеты гистограммы для произвольного статистического распределения для окрестности 9 9 элементов. В исходном состоянии узлом 23 в регистре 25 устанавлива45 ется нулевой адрес аЗ а2 а1 а =0, В первый сумматор 3 заносится величина (9-9+1)/2=41 Результат операции вычитания в первом сумматоре 3 содержимого ячейки памяти блока 1

50 памяти по адресу 0000 и содержимого сумматора равен Е, =60-41 19. Результаты операции вычитания в осталь ных сумматорах 3 не приводятся, так как данные операции являются избыточными для данного цикла сравнения.

Так как результат F > О, то знаковый разряд первого сумматора 3 равен нулю и результирующее значение а> 0, Во втором цикле сравнения определя7 1 а ° Поскольку а> =О то предва рительно устанавливается а 1 и во втором сумматоре 3 выполняется операция вычитания F н содержимого ячейки памяти по адресу 0100 F„ =

19-39 -20. Если F с О, то истинное значение а 1. В третьем цикле сравнения выполняется операция суммирования в третьем сумматоре 3 значения

Fg с содержимым ячейки третьего блока 1 памяти по адресу 0100 F -20+

+30 10. Так как F 7 О, то а =О. В

1 четвертом цикле сравнения после предварительной установки значения а 1 в четвертом сумматоре 3 выпол-. няется операция вычитания из F co3 держимого четвертого блока 1 памяти F4 =10-8=2, так как F о > О, то ао О. Результирующий адрес, сформи196898 8 рованный в регистре 25 равен..0100 и соответственно величина медианы

В . =О О

D;1= 100. С помощью данного устройст. ва для обработки гистограммы за поразрядных сравнений по построенным грубым и точным отсчетам гистограмм выполняются и другие вычисли.тельные операции статистической обработки информации, например, 1р зквализация гистограммы, определение минимального и максимального значений статистического распределе" ния. При выполнении операции эквализации гистограммы осуществляется !

5 поразрядное тестирование входного числа, записанного в регистре 14 данных, мультиплексором 15 с целью определения адресов блоков 1 .памяти в процессе поиска результата.

1196898

1196898

Составитель А.Жеренов

Редактор Н.Данкулич Техред Л.Мартяшова КорректорГ.Решетник

Заказ 7566/49 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

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