Комірка однорідного обчислювального середовища

Комірка однорідного обчислювального середовища, що містить комутатор входу, який з'єднаний своїм входом з інформаційним входом комірки, яка відрізняється тим, що до неї введено лічильник, елемент І та елемент НІ, причому керуючий вхід комутатора з'єднаний з першим керуючим входом комірки, а його вихід підключений до інформаційного входу лічильника, до входу віднімання лічильника підключений вихід елемента І, до першого входу якого підключений вхід синхронізації пристрою, до його другого входу підключений другий керуючий вхід комірки, а до його тре U 1 3 шостого і восьмого елементів І, виходи яких з'єднані з першими входами четвертого та п'ятого елементів АБО, другі входи яких з'єднані з виходами одинадцятого і десятого елементів І, а виходи четвертого і п'ятого елементів АБО з'єднані з одиничним і нульовим входами тригера, вхід третього елемента НІ з'єднаний з другим входом комірки, четвертий вхід третього елемента І з'єднаний з виходом дев'ятого елемента І. Недоліком даного пристрою є обмежена область застосування через неможливість його використання для розпізнавання образів. Найбільш близькою за технічною суттю є комірка однорідного обчислювального середовища (а.с. СРСР № 691849, кл. G06F 7/00, 1979 р., Бюл. №38), яка містить арифметично-логічний елемент, регістр команд, дешифратор, входи якого підключені до першої групи виходів регістра команд, три елементи затримки, три комутатора входів та чотири комутатора виходів, причому входи налаштування регістра команд з'єднані з входами налаштування комірки, вихід налаштування регістра команд з'єднаний з виходом налаштування комірки, перший керуючий вихід регістра команд з'єднаний з першим входом першого елемента затримки, другий вхід якого підключений до виходу арифметично-логічного елемента, керуючий вхід якого з'єднаний з виходом дешифратора, а перший і другий інформаційні входи підключені до виходів першого і другого комутаторів входів, з'єднаних своїми входами з чотирма інформаційними входами комірки, керуючі входи комутаторів входів з'єднані з другим керуючим виходом регістра команд, вихід першого елемента затримки з'єднаний з першими входами комутаторів виходів, виходи яких підключені до виходів комірки, причому входи третього комутатора входу з'єднані з інформаційними входами комірки, вихід третього комутатора входу з'єднаний з входом другого елемента затримки, керуючий вхід якого підключений до третього керуючого виходу регістра команд, а вихід з'єднаний з другими входами комутаторів виходу та з входом третього елемента затримки, вихід якого з'єднаний з третіми входами комутаторів виходів, керуючі входи яких з'єднані з другим та четвертим керуючими виходами регістра команд, входи адреси управління другим елементом затримки якого з'єднані з виходами адрес збереження констант. Недоліком даного пристрою є обмежена область застосування через неможливість його використання для розпізнавання образів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення комірки однорідного обчислювального середовища, в якій за рахунок введення нових елементів та зв'язків між ними розширюється область застосування однорідного обчислювального середовища, наприклад, для розпізнавання сигналів у класифікаторі. Поставлена задача вирішується тим, що комірка обчислювального середовища, яка містить комутатор входу, який з'єднаний своїм входом з інформаційним входом комірки, згідно з корисною моделлю, де наведено лічильник, елемент І та елемент НІ, причому керуючий вхід комутатора з'єднаний з першим керуючим входом комірки, а 63341 4 його вихід підключений до інформаційного входу лічильника, до входу віднімання лічильника підключений вихід елемента І, до першого входу якого підключений вхід синхронізації пристрою, до його другого входу підключений другий керуючий вхід комірки, а до його третього входу підключений інверсний вихід ознаки нуля лічильника, що з'єднаний також з другим виходом ознаки комірки і входом елемента НІ, вихід якого з'єднаний з першим виходом ознаки комірки, а до входу скидання лічильника підключений вхід скидання пристрою, крім того, кожний з n блоків налаштування однорідного обчислювального середовища містить перший і другий елементи І та елемент НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ, входи другого елемента І та елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ j-гo блока налаштування, де j=l, ..., n, підключені до перших виходів ознак комірок j-гo стовпця однорідного обчислювального середовища, другі виходи ознак яких підключені до входів першого елемента І блока налаштування, вихід якого з'єднаний з другим керуючим входом комірок j-гo стовпця однорідного обчислювального середовища, перший керуючий вхід яких з'єднаний з виходом другого елемента І блока налаштування, вихід елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ якого з'єднаний з відповідним j-м виходом ознаки пристрою. На фіг. 1 наведено структурну схему обчислювального середовища, на фіг. 2 подано функціональну схему стовпця комірок обчислювального середовища. Обчислювальне середовище (фіг. 1) містить mxn комірок 111, …, 1mn, n блоків 21 ..., 2n налаштування, вхід 3 синхронізації і вхід 4 скидання пристрою, інформаційні входи 511, ..., 5mn пристрою і виходи 61 ..., 6n ознак пристрою. Виходи 7 і 8 ознак комірок 11j, ..., 1mj, де j=l, ..., n, кожного стовпця обчислювального середовища з'єднані з першою і другою групами входів відповідних блоків 21 ..., 2n налаштування, перший і другий виходи яких з'єднані з керуючими входами 9 і 10 відповідно комірок 11j, ..., 1mj кожного стовпця обчислювального середовища. Вхід 3 синхронізації і вхід 4 скидання пристрою з'єднані з відповідними входами кожної комірки 111, ..., 1mn, інформаційні входи яких підключені відповідно до інформаційних входів 511, ..., 5mn пристрою, а треті виходи блоків 21 ..., 2n налаштування з'єднані з виходами 61, ..., 6n ознак пристрою. Комірка 1ij однорідного обчислювального середовища (фіг. 2) містить лічильник 11, комутатор 12 входу, елемент І 13, елемент НІ 14, а блок 2 j налаштування, де j=l, ..., n, містить елементи І 15, 16 і елемент НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17. Вхід 5ij комірки lij, де і=1, ..., m, j=l, ..., n, з'єднаний з інформаційним входом комутатора 12 входу, керуючий вхід якого з'єднаний з керуючим входом 10 комірки lij, який підключений до виходу елемента І 16 блока 2j налаштування, до входів якого підключені виходи 7 ознаки комірок l1j, ..., 1mj у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. У комірці lij вхід елемента НІ 14 з'єднаний з інверсним виходом 18 ознаки нуля лічильника 11, а вихід комутатора 12 входу з'єднаний з інформаційним входом лічильника 11. Вихід 6 j ознаки при 5 строю з'єднаний з виходом елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17 блока 2j налаштування, входи якого підключені до виходів 7 ознаки комірок 11j, ..., 1mj у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. Вхід віднімання лічильника 11 з'єднаний з виходом елемента І 13 комірки lij, вхід 3 синхронізації пристрою з'єднаний з першим входом елемента 113, другий вхід якого з'єднаний з керуючим входом 9 комірки lij, що з'єднаний з виходом елемента 115 блока 2j налаштування, входи якого з'єднані з виходами 8 ознаки комірок l1j, ..., 1mj у jму стовпці однорідного обчислювального середовища. У комірці І у вихід 7 ознаки з'єднаний з виходом елемента НІ 14, вихід 8 ознаки з'єднаний з інверсним виходом 18 ознаки нуля лічильника 11 і з третім входом елемента І 13, а до входу скидання лічильника 11 підключений вхід 4 скидання пристрою. Обчислювальне середовище (фіг. 1) працює таким чином. Для нього характерною є робота в таких режимах. 1. Режим обнуління. Одиничний сигнал на вході 4 скидання пристрою встановлює в початкове положення всі комірки 111, ..., 1mn однорідного обчислювального середовища, оскільки він підключений до входу скидання кожної комірки 1ij 2. Паралельний запис даних. В цьому режимі на відповідні входи блока 2j налаштування, де j=l, ..., n, з виходів 7 ознаки комірок lij, ..., 1mj j-ro стовпця однорідного обчислювального середовища приходять одиничні сигнали, оскільки комірки 1 у, ..., lmj знаходяться в нульовому стані. В результаті з другого виходу блока 2j налаштування на керуючі входи 10 комірок 11j, ..., 1mj надходить одиничний сигнал, що дозволяє запис у відповідну комірку lij даних з її інформаційного входу 5ij Оскільки з виходів 8 ознаки комірок 11j, ..., 1mj надходять нульові сигнали на відповідні входи блока 2j налаштування, то на його першому виході буде нульовий сигнал, який надійде на керуючі входи 9 комірок 11j, ..., 1mj, що не зашкодить виконанню паралельного запису. Одночасно одиничні сигнали з виходів 7 ознаки комірок 11j, ..., 1mj j-ro стовпця однорідного обчислювального середовища, що надходять на відповідні входи блока 2j налаштування, формують на виході 6j ознаки пристрою нульовий сигнал, що свідчить про продовження обробки у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. 3. Пошук і вилучення мінімального елемента у стовпцях однорідного обчислювального середовища. В даному режимі внаслідок ненульового вмісту комірок 11j, ..., 1mj з виходу 8 ознаки кожної з них надходять одиничні сигнали на відповідні входи блока 2j налаштування кожного j-ro стовпця однорідного обчислювального середовища, де j=l, ..., n, і спричиняють появу одиничного сигналу на керуючому вході 9 кожної комірки 11j, ..., 1mj. В результаті надходження кожного з тактових імпульсів з входу 3 синхронізації пристрою на відповідні входи комірок 11j, ..., 1mj призведе до одночасного зменшення вмісту цих комірок на одиницю. Цей процес продовжується до тих пір, поки одна 3 комірок 11j, ..., 1mj нe набуде нульового вмісту. 4. Завершення обробки. Коли будь-яка з комірок 11j, ..., 1mj у j-му стовпці однорідного обчислю 63341 6 вального середовища, де j=l, ..., n, набуде нульового вмісту, з її виходу 7 ознаки надійде одиничний сигнал, а з її виходу 8 ознаки - нульовий сигнал на відповідні входи блока 2j налаштування. Одиничний сигнал з виходу 7 ознаки будь-якої комірки 11j, ..., 1mj сформує одиничний сигнал на третьому виході блока 2j налаштування, а саме, на виході 6j ознаки пристрою, що свідчить про закінчення обробки у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. Одночасно наявність нульового сигналу на виході 8 ознаки будь-якої комірки 11j, ..., 1mj призведе до появи нульових сигналів на першому і другому виходах блока 2 j налаштування, а отже, на керуючих входах 9 і 10 комірок 11j, ..., 1mj, що не дозволить продовжувати процес обробки в цих комірках j-ro стовпця однорідного обчислювального середовища. Комірка 1ij у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища (фіг. 2) працює таким чином. В режимі обнуління на вхід 4 скидання пристрою подається одиничний сигнал, який призводить до встановлення в нульовий стан лічильника 11 кожної комірки lij, будучи поданий на його вхід скидання. Паралельний запис даних у комірку 1ij j-гo стовпця однорідного обчислювального середовища, де j=l, ..., n, відбувається таким чином. Внаслідок обнулення лічильника 11, на його інверсному виході 18 ознаки нуля формується нульовий сигнал, який проходячи через елемент НІ 14, у вигляді одиничного сигналу з виходу 7 ознаки комірки 1ij подається на відповідний вхід елемента І 16 блока 2j налаштування. В результаті на виході елемента І 16 блока формується одиничний сигнал, оскільки лічильники 11 у всіх комірках 11j, ..., 1mj j-гo стовпця однорідного обчислювального середовища обнулені. Одиничний сигнал з виходу елемента 116 блока 2j налаштування приходить на керуючий вхід 10 комірок 11j, ..., 1mj і дозволяє передати дані, що приходять на вхід комутатора 12 входу з інформаційного входу 5ij кожної комірки 1ij на відповідний інформаційний вхід її лічильника 11. При пошуку і вилученні мінімального елемента в j-му стовпці однорідного обчислювального середовища, де j=l, ..., n, внаслідок того, що лічильник 11 всіх комірок 11j, ..., 1mj має ненульовий вміст, на його інверсному виході 18 ознаки нуля буде сформований одиничний сигнал, що призведе до появи одиничного сигналу на третьому вході елемента І 13 всіх комірок 11j, ..., 1mj і на їх виходах 8 ознаки Це спричинить появу одиничного сигналу на всіх входах елемента І 15 блока 2j налаштування, а отже, на керуючому вході 9 всіх комірок 11j ..., lmj, внаслідок чого одиничний сигнал з'явиться на другому вході елемента І 13 всіх комірок 1 1j, ..., 1mj j-гo стовпця однорідного обчислювального середовища Через надходження одиничного сигналу на вхід елемента НІ 14 всіх комірок 11j, ..., 1mj, на його виході буде сформовано нульовий сигнал, що призведе до появи нульового сигналу на виході 7 ознаки всіх комірок 11j, ..., 1mj. Це спричинить надходження нульових сигналів на всі входи елемента І 16 та елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17 блока 2j налаштування. Внаслідок цього на виході 7 елемента І 16 блока 2j налаштування буде сформовано нульовий сигнал, який надійде на керуючий вхід 10 кожної з комірок 11j, ..., 1mj і призведе до появи нульового сигналу на керуючому вході комутатора 12 входу, що не дозволить запис даних в лічильник 11 всіх комірок 11j, ..., 1mj. Одночасно надходження нульових сигналів на всі входи елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17 блока 2j налаштування призведе до появи нульового сигналу на його виході, внаслідок чого нульовий сигнал з'явиться на виході 6j блока 2j налаштування, що свідчить про продовження обробки у j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. З надходженням тактового імпульсу з входу 3 синхронізації пристрою на перший вхід відкритого елемента І 13 всіх комірок 11j, ..., 1mj з виходу цього елемента він буде поданий на вхід віднімання лічильника 11, що призведе до зменшення одночасно вмісту кожного лічильника 11 у всіх комірках 11j, ..., 1mj на одиницю. Поки вміст лічильника 11 у всіх комірках 11j, ..., 1mj буде ненульовим, на його інверсному виході 18 ознаки нуля, а отже, на виході 8 ознаки всіх комірок 11j, ..., 1mj буде зафіксовано одиничний сигнал, внаслідок чого на третій вхід елемента І 13 всіх комірок 11j, ..., 1mj і на всі входи елемента I 15 блока 2j налаштування будуть надходити одиничні сигнали. В результаті надходження одиничних сигналів на входи елемента I 15 блока 2j налаштування зафіксується одиничний сигнал на його виході, а отже, і на керуючому вході 9 кожної комірки 11j, ..., 1mj, внаслідок чого одиничний сигнал продовжуватиме надходити на другий вхід елемента І 13 цих комірок. Отже, надходження кожного тактового імпульсу зменшуватиме вміст лічильника 11 у всіх комірках 11j, ..., 1mj на одиницю. Цей процес повторюватиметься доти, поки хоча б в одній з комірок 11j, ..., 1mj лічильник 11 не набуде нульового вмісту. Коли лічильник 11 будь-якої комірки 11j у j-му стовпці однорідного обчислювального середови 63341 8 ща, де j=l, ..., n, набуде нульового вмісту, на його інверсному виході 18 ознаки нуля буде сформовано нульовий сигнал. Отже, на виході 7 ознаки комірки 1ij після інвертування у елементі НІ 14 з'явиться одиничний сигнал, а на її виході 8 ознаки нульовий сигнал. Це призведе до надходження з виходу елемента І 15 блока 2j налаштування на керуючий вхід 9 всіх комірок 11j, ..., 1mj нульового сигналу, що спричинить появу нульового сигналу на другому вході елемента І 13 кожної комірки 1 1j, ..., 1mj, що не дозволить надходити тактовим імпульсам з входу 3 синхронізації пристрою на вхід віднімання лічильника 11 кожної комірки 11j, ..., 1mj. При появі одиничного сигналу на виході 7 ознаки комірки 1ij, лічильник 11 в якій набув нульового вмісту, на один з входів елемента І 16 і елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17 блока 2j налаштування надійде одиничний сигнал. В результаті на виході елемента НЕРІВНОЗНАЧНОСТІ 17 блока 2j налаштування сформується одиничний сигнал, який призведе до появи одиничного сигналу на виході 6 j ознаки пристрою, що буде сигналізувати про закінчення обробки в j-му стовпці однорідного обчислювального середовища. Одночасно на виході елемента І 16 блока 2j налаштування нульовий сигнал не зміниться, а отже нульовий сигнал буде подано на керуючий вхід 10 всіх комірок 11j, ..., 1mj що не дозволить розпочати процес запису даних з входу 5ij кожної комірки 11j, ..., 1mj j-ro стовпця однорідного обчислювального середовища. Запропоноване однорідне обчислювальне середовище має розширену область застосування, наприклад, в класифікаторі для розпізнавання сигналів через можливість пошуку і вилучення мінімального елемента паралельно у всіх стовпцях за рахунок одночасного зменшення вмісту комірок у стовпцях на одиницю з надходженням кожного тактового імпульсу. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 63341 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601