Однородные регистровые среды с программируемой структурой

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет реализации функций генерации псевдослучайных чисел, кодирования и декодирования в кодах. Однородная среда с программируемой структурой, содержащая блок управления и настройки и блок однотипных ячеек. В качестве ячеек выбраны ячейки, образующие однородную регистровую среду, с программируемой структурой, представляющую системный аппаратный ресурс, в котором в процессе эксплуатации системы программно сформированы структуры виртуальных преобразователей информации и функциональные узлы цифровых устройств автоматики и вычислительной техники. 2 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, техники обработки и передачи дискретной информации и наиболее эффективно может быть использовано в качестве системного аппаратного ресурса, для программного формирования в ней виртуальных устройств генерации случайных чисел, кодирования и декодирования в циклических кодах, обнаруживающих ошибки, цифровой фильтрации потоков двоичной информации с целью их идентификации, контроля достоверности, формирования потоков с определенными свойствами, выполнения операций умножения и деления элементов расширенных двоичных полей Галуа, выполнения операций свертки и модульных вычислений.

Известно, что в аппаратуре дискретной автоматики, вычислительной техники и техники передачи информации широко используются регистровые структуры, основными элементами которых являются триггеры с сумматорами по модулю два, для построения генераторов псевдослучайных чисел, цифровых фильтров, кодирующих и декодирующих устройств, устройств для вычисления сверток и других целей. Сумматоры по модулю два располагаются во всех этих устройствах на определенных позициях, выбор которых зависит от особенностей структур реализуемых устройств, в них информация передается либо в прямом направлении от входа к выходу, либо имеют место и обратные связи [1]. Такие структуры являются «жесткими», соответствующими выполняемым ими функциям, и не могут быть изменены в процессе эксплуатации систем, устройства которых они образуют.

Однородные регистровые среды с программируемой структурой, которые по совокупности признаков могут рассматриваться как близкие к предлагаемым средам, отсутствуют, так как предлагаемые структуры формируются на основе патентованных авторами элементов [2-9]. Существующие регистровые среды и устройства, реализованные на них, имеют «жесткие» структуры, определяемые выполняемыми функциями.

Таким образом, к причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, реализованных на регистровых структурах, относится то, что они не позволяют в общесистемной аппаратной среде, путем ее программной настройки, реализовать виртуальные устройства, позволяющие реализовать преобразования, характерные для всего класса регистровых структур, что существенно ограничивает область их применения.

Технический результат заключается в получении однородных регистровых сред, представляющих системный аппаратный ресурс, в котором могут быть, в процессе эксплуатации системы, программно сформированы структуры виртуальных преобразователей информации, которые являются результатом настройки среды на выполнение функций генерации псевдослучайных чисел, кодирование и декодирование в кодах, обнаруживающих ошибки, цифровую фильтрацию, выполнение операций умножения и деления в расширенных двоичных полях Галуа, выполнение функций хранения информации и сравнения кодов и др.

Указанный технический результат достигается тем, что в блок управления и настройки вводится программно от внешнего устройства сигнал, характеризующий выполняемые преобразования и коды настройки элементов, образующих однородную регистровую среду, что используется этим устройством для настройки и организации тактирования работы блока, представляющего собой однородную регистровую среду, состоящего из одинаковых соединенными между собой элементов - ячеек, которые имеют информационные входы и выходы, управляемые сигналами настройки, определяющими структуру и функции формируемого в среде виртуального устройства. Каждая ячейка среды содержит синхронный триггер, сумматор по модулю два, регистр кода настройки, входы которого соединены с внешним устройством, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, настраиваемые от сигналов на выходе регистре кода настройки, настройка логических элементов определяет активные информационные связи каждой из ячеек среды.

Исследование отличительных признаков описываемых однородных регистровых сред с программируемой структурой и проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по техническим и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Однородные регистровые среды с программируемой структурой, содержащие блок управления и настройки и блок, представляющий собой однородную регистровую среду, состоящую из одинаковых соединенных между собой элементов-ячеек, которые имеют информационные входы и выходы, управляемые сигналами настройки, которые определяют структуру и функции формируемого в среде виртуального устройства. Каждая ячейка среды содержит триггер, сумматор по модулю два, регистр кода настройки, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, настраиваемые от сигналов на выходе регистре кода настройки, которые определяют активные связи по входу и выходу каждой ячейки.

Краткое описание схем однородной регистровой среды с программируемой структурой по фиг.1 и 2

Установка в начальное состояние и настройка однородной регистровой среды с программируемой структурой сводятся к вводу данных о формируемом в среде виртуальном устройстве в блок управления и настройки 1 и ввод блоком 1 кодов настройки в регистры настройки ячеек блока 2. От внешнего устройства в по входу 17 в устройство управления и настройки 1 вводится сигнал настройки, определяющий характеристики входного сигнала и число тактов, выполнения операций по его преобразованию, все регистры кодов настройки ячеек устройством управления и настройки устанавливаются в начальное состояние.

В зависимости от выбранного способа ввода кодов настройки выполняется настройка ячеек среды путем ввода по входам 16 кодов настройки в регистры ячеек. По окончании процесса настройки элементов среды осуществляются ввод преобразуемого входного сигнала и вывод результатов по тактовым импульсам, формируемым устройством управления и настройки, число подаваемых тактовых импульсов зависит от выполняемых виртуальным устройством преобразований.

На фиг.2 показана схема соединения элементов однородной программируемой регистровой среды между собой в блоке 2, цепи ввода и вывода информации, цепи связи с выходами блоков настройки среды.

Блок 2 однородной регистровая среды с программируемой структурой состоит из настраиваемых функциональных элементов-ячеек 3.

Элемент-ячейка 3 блока 2 однородной регистровой среды с программируемой структурой содержит логический блок входа 11, сумматор по модулю два 12, синхронный D-триггер 13, логический блок выхода 14 и регистр кода настройки элемента 15. Вход 5 первой ячейки блока 2 связан с входом регистровой среды, входы 5 остальных ячеек связаны с выходами 6 предшествующих ячеек данной среды, вход 8 всех ячеек связан с входом среды и служит для ввода преобразуемых данных, вход 4 связан с выходом тактирования устройства управления и настройки, входы 9 всех ячеек связаны с выходом блока 2 с цепью обратной связи, выходы 10 всех ячеек являются выходами в цепь обратной связи, выходы 7 являются выходами ячеек из среды, входы 16 являются входами настройки ячеек от устройства управления и настройки.

Код настройки каждой ячейки вводится и хранится на время выполнения функций виртуальным преобразователем информации в регистре 15. Выходы регистра определяют активные цепи логических блоков 11 и 14. На входы сумматора по модулю два 12, в зависимости от настройки, могут быть поданы сигналы с входа среды, выхода предшествующей ячейки или из цепи обратной связи. Выход сумматора связан с входом синхронного триггера 13, результат суммирования может быть записан в триггер, если настройка предполагает такую запись, либо результат может быть выведен на один из выходов ячейки через выходной логический блок 14.

Более подробная информация по вариантам построения элементов-ячеек однородной регистровой среды приведена в [2-9].

Общая характеристика элементной базы программируемых регистровых структур

Элементы-ячейки однородной регистровой среды [2-9] отличаются друг от друга и позволяют реализовать программируемые регистровые структуры различной сложности с программным формированием в их среде определенных классов виртуальных устройств различной сложности и надежности. Так они могут быть разделены на элементы с регистрами для хранения кодов настройки [4, 5, 6, 8, 9] и элементы с общим элементом хранения кода настройки всей однородной регистровой среды [2, 3], первые из которых используются для создания сложных структур, в том числе ветвящихся структур [6], а вторые - относительно простых структур. Элементы могут быть подразделены на элементы, обеспечивающие создание структур повышенной надежности, имеющие резервные пути распространения информации в среде [4, 5, 8, 9], и элементы, не имеющие резервных путей передачи информации [2, 3].

Все элементы [2-9], используемые для создания однородных регистровых сред, и вся регистровая среда, реализованная на их основе, могут быть путем настройки преобразованы из автоматных схем в комбинационные схемы.

Библиографические данные

1. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Пер. с английского под ред. Зигангирова К.Ш. - М.: Мир, 1986, стр.157.

2. Ячейка однородной среды. Патент РФ №2059284. Дата публикации 1996.

3. Ячейка однородной полиномиально-вычислительной среды. Патент РФ №93057487. Дата публикации 1996.

4. Ячейка однородной полиномиально-вычислительной среды. Патент РФ №93057521. Дата публикации 1996.

5. Ячейка однородной ветвящейся полиномиальной среды. Патент РФ №93051867. Дата публикации 1997.

6. Ячейка однородной полиномиальной среды. Патент РФ №96109313. Дата публикации 1998.

7. Ячейка однородной полиномиальной среды с возможностью выполнения функции счета. Патент РФ №96111109. Дата публикации 1998.

8. Ячейка однородной среды с программируемой структурой. Патент РФ №2132082. Дата публикации 1999.

9. Ячейка однородной программно-управляемой среды. Патент РФ №2132081. Дата публикации 1999.

Однородная среда с программируемой структурой, содержащая блок управления и настройки и блок однотипных ячеек, отличающаяся тем, что в качестве ячеек выбраны ячейки, образующие однородную регистровую среду, с программируемой структурой, представляющую системный аппаратный ресурс, в котором могут быть в процессе эксплуатации системы программно сформированы структуры виртуальных преобразователей информации и функциональные узлы цифровых устройств автоматики и вычислительной техники, вход блока управления и настройки связан с внешним устройством управления, выходы блока управления связаны с входами настройки и тактирования каждой из ячеек, образующих однородную регистровую среду, вход блока однотипных ячеек связан с входом ввода преобразуемых виртуальным преобразователем данных, выходы связаны с шинами вывода данных, ввод и вывод данных осуществляется под управлением блока управления и настройки, функциональные элементы - ячейки, образующие однородную регистровую среду, соединены между собой гибкими, управляемыми программно связями, путем настройки каждой ячейки от устройства управления и настройки могут быть сформированы структуры виртуальных преобразователей информации, которые позволяют осуществлять прием, преобразование и выдачу выходного сигналов каждым из ее элементов как от внешней среды - общего входа, так и по цепи обратной связи, каждая ячейка среды содержит синхронный триггер сумматор по модулю два, регистр кода настройки, входы которого соединены с выходами устройства управления и настройки, логические элементы, настраиваемые от сигналов на выходе регистра кода настройки, настройка логических элементов определяет активные информационные связи каждой из ячеек среды.