DE2744886B2

DE2744886B2 - Schaltungsanordnung zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix

Info

Publication number: DE2744886B2
Application number: DE2744886A
Authority: DE
Inventors: Luigi Arenzano Genua Stringa (Italien)
Original assignee: ELETTRONICA SAN GIORGIO - ELSAG SpA GENUA-SESTRI (ITALIEN)
Current assignee: ELETTRONICA SAN GIORGIO - ELSAG SpA GENUA-SESTRI (ITALIEN)
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1980-12-11
Also published as: IT1084325B; FR2396358A1; DE2744886A1; DE2744886C3; FR2396358B1; US4163281A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umschwenken einer ßinärdatenm-itrix mit einer Mehr zahl von ic aus einer Bitkettc bestehenden /.eilen, insbesondere als SDcichereinheii i-iner elektronischen

Rechenanlage.

Eine Bjnärdatenmatrix kann bekanntlich so betrachtet werden, als seien die Bitketten nach Zeilen oder nach Spalten der Matrix geordnet

In jedem Verarbeitungsvorgang kann es bekanntlich erforderlich sein, im Speicher einer Digitalrechenanlage über eine Datenmatrix zu verfügen, die aus Bitketten in Zeilen- oder aber in Spaltenanordnung besteht. Dies ist beispielsweise der Fall bei durch verJkale Ablesefenster erfolgenden optischen Aufnahmen, die nach etwaigen Verarbeitungen zu Datenmatrizen mit spaltenweise angeordneten Bitketten führen, welche für eine durch waagerechte Abtastung erfolgende Fernsehwiedergabe ungeeignet sind.

In solchen Fällen ist ein sogenanntes Umschwenken der Datenmatrix notwendig, indem die in der Speichermatrix ursprünglich in einer Richtung geordneten Bitketten in eine andere Richtung geschwenkt werden, insbesondere von einet* Zeüenanordnung in eine Spaltenanordnung oder umgekehrt

Es sind bereits verschiedene SchaUungsanordnungen zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix bekanntgeworden, die jedoch aufwendig und im Betrieb langsam sind.

So ist beispielsweise im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 17, Nr. 10, März 1975. Seiten 3026-3028, eine solche Schaltungsanordnung beschrieben, bei der Schieberegister Anwendung finden und deren Wirkungsweise auf der jeweiligen Auswahl eines Schieberegisters beruht, in das eine ankommende Information eingebracht oder aus dem eine gewünschte Information entnommen werden soll. Das Umschwenken der Ausgangsmatrix wird dadurch erreicht, daß bei der Datenentnahme die Reihenfolge der Auswahl der Schieberegister entsprechend verändert wird.

Die Auswahl erfolgt dabei mit Hilfe eines Schalters, der seitens einer Hauptsteuereinrichtung verstellt wird.

Diese bekannte Schaltungsanordnung ist weder imstande, Umschwenkungen in beliebiger Schwenkrichtung und um andere Schwenkwinkel als 90° auszuführen, noch wahlweise eine Umschwenkung der ankommenden Bitketten vorzunehmen oder nicht vorzunehmen.

Ihre Verwendungsmöglichkeit ist demnach beschränkt

Autgabe der Erfindung ist es somit, eine Schaltungsanordnung zum Umschwenken von Binärdateiimatrizcn, insbesondere zur Verwendung als Speichereinheit in einer elektronischen Digitalrechenanlage zu schaffen, die eine den komplizierten Programmiertechniken gerecht werdende Vielseitigkeit im Einsatz gestattet einen einfachen Aufbau besitzt und einen raschen Arbeitsablauf gewährleistet

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch das Kennzeichen des Patentanspruches gelöst.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung stützt sich im wesentlichen auf die Kombination der zyklischen Bitumsetzung, der die Bitketten vor dem Einbringen in den Digitalspeicher unterworfen werden und der vorgesehenen Art der Adressierung der Speicherzellen in der Ablesephase.

Die zyklische Umsetzung der Bits hat zur Folge, daß die eine Spalte der ursprünglichen Matrix bildenden Bits, d. h. diejenigen Bits, welche dazu bestimmt sind, in der umgeschwenkten Matrix eine Zeile zu bilden, in verschiedene Spalten des Speichers eingereiht w-iden. Die darauffolgende Adressierung einer einzigen Zelle je Spalte der Matrix beim Ablesen kann demnach zu dem

gewünschten Ergebnis führen, die Parallelablesung (mittels eines einzigen Zugangs, beispielsweise zufolge der Steuerung seitens einer entsprechenden Information der Rechenanlage und somit in äußerst kurzer Zeit) sämtlicher Bits einer modifizierten Bitkette zu ermöglichen, welche völlig einer Zeile der umgeschwenkten Matrix entspricht, mit Ausnahme der Reihenfolge der Bits, weiche sodann durch die nach der Ablesung durchgeführte Bitumsetzung zweckmäßig abgeändert wird. Auf diese Weise ist die Umschwenkung der ι ο Datenmatrix (beispielsweise Austausch der Zeilen durch Spalten oder umgekehrt, mit Rechts- oder Linksschwenkung um 90°) unter Niedrighaltung der Verarbeitungszeiten und Verwendung üblicher, wenig kostspieliger Schaltungsgruppen möglich gemacht. ι ί

Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung lassen sich Datenmatrizen jeder beliebigen Art umschwenken. Die einzige Einschränkung ist die, daß die umzuschwenkende Matrix aus einer oder mehreren Einheiten bestehen muß, die die gleiche Anzahl (n) von Zeilen und Spalten besitzen müssen, so daß jede Matrixeinheit für sich umgeschwenkt werden kann. Allgemein gesehen muß die Matrix eine Zeilenanzahl N = c ■ η besitzen, wobei c eine beliebige ganze von Null verschiedene Zahl sein kann.

Während in der vorliegenden Beschreibung ausdrücklich auf die Verarbeitung von Bitketten bezug genommen wird, die Zeilen der Matrix entsprechen, so versteht es sich doch, daß kein grundsätzlicher Unterschied dann besteht, wenn man Bitketten in jo Betracht ziehen würde, die Spalten der Matrix entsprechen. Dieselben wären lediglich nach Verarbeitung als Spalten anstatt als Zeilen der umgeschwenkten Matrix zu betrachten.

Die Schaltungsanordnung ist ferner grundsätzlich ü auch dann anwendbar, wenn man mehrdimensionale Matrizen umschwenken wollte, d.h. solche, in denen jedes Datum durch Ar ^ 2 Bits kodiert ist In diesem Fall liegt in jeder Kodestufe (deren Anzahl k ist) eine normale Umer-Matrix vor. Indem man die k Untermatrizen parallel umschwenkt, läßt sich die Umschwenkung von mehrdimensionalen Daten erzielen.

Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das allgemeine Blockschema der Schaltungsanordnung als Speichereinheit einer elektronischen Rechenaniage,

F i g. 1 zeigt eine aus ü-vei Einheiten mit je vier Zeilen w und vier Spalten bestehende Binärdatenmatrix in grafischer Darstellung, die der Umschwenkung unterworfen werden soll,

Fig.3 veranschaulicht eine Zwischenstufe des Umschwenkungsvorganges nach zyklischer Umsetzung der Bitketten zum Einbringen in den Digitalspeicher,

Fig.4 zeigt grafisch die Logik der Ableseadressierung des Digitalspeichers,

Fig. 5 —8 zeigen Beispiele von erhaltenen umgeschwenkten Matrizen und μ

Fig.9 ist ein Blöcksehema eines Atisführungsbeispiels einer in der Schaltungsanordnung verwendbaren Bitumsetzeinrichtung.

Die in F1 g. 1 gezeigte Schaltungsanordnung 22. welche insbesondere eine Speichereinheit einer eiektro- *~> nischen Digitalrechenanlagc darstellen kann, besteht aus folgenden SdialtUitrstcilen: eine, mit einer Steuereinheit 1 ? versehene, erste zyklische Bitumset/cinrichtung 12, der Bitketten zugeführt werden, die Zeilen der umzuschwenkenden Matrix darstellen and die in der Zentraleinheit der Rechenanlage bzw, in einem anderen Informationsgeber 11 erzeugt werden: ein matrixförmiger Digitalspeicher 14, bestehend aus Zeilen und Spalten von Zellen, die einzeln adressierbar sind; eine, dem Digitalspeicher 14 zugeordnete Steuereinrichtung 15 zur Abgabe von Schreib- bzw. Ablesesteuersignalen; ein Adressenmodifikator 17, dem von der Zentraleinheit der Rechenanlage bzw. von einem anderen Adressengeber !S Adressen zugeführt werden und dem eine Steuereinrichtung 18 zugeordnet ist; eine, ebenfalls mit einer Steuereinheit 20 versehene, zweite Bitumsetzeinrichtung 19.

Es ist zu bemerken, daß die beiden Bitumsetzeinrichtungen 12 und 19 eine einzige Einheit darstellen können, sofern bei der Ausführung der Schaltungsanordnung geeignete Schaltungsmaßnahmen getroffen werden.

Die Auswerteeinrichtung 21 der umgeschwenkten Matrix kann die Zentraleinheit der Rechenanlage oder ein anderes Verarbeitungsgerät seilt.

Es sei nun angenommen, man verfüge über eine Matrix M bestehend aus zwei Einheiten M' und M" (Fig.2), die je vier Zeilen und vier Spalten von Bits bo—bi umfassen, weiche Matrix um 90° in Umschwenkrichtuvig nach links umgeschwenkt werden soll, um die in F i g. 5 gezeigte Gestalt anzunehmen.

Um dies zu erreichen, wirkt man auf die Steuereinheiten 13, 18 und 20 (die in einer einzigen allgemeinen Steuereinheit zusammengefaßt sein können) derart ein, daß die nachfolgend erläuterte Datenverarbeitung stattfindet

Der Schaltungsanordnung 22 werden von der Zentraleinheit der Rechenaniage (bzw. vom Informationsgeber 16) der Reihe nach die acht in Fig.2 gezeigten Bitketten Wo—wj zugeführt Die umzuschwenkende Matrix ist somit in eine Mehrzahl von Bitketten unterteilt, die je einer Zeile der Matrix entsprechen. Durch geeignete Einstellung der Steuereinheit 13 wird erreicht, daß die zyklische Umsetzeinrichtung 12 eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden Bitkette ausführt, wobei sicherzustellen ist, daß in jeder Einheit der Matrix die Umsetzung um eine Anzahl von Bitstellen erfolgt, welche Anzahl von jeder Bitkette zur folgenden um eine Stelle zunimmt. So werden die Bits der Bitkette wo um keine Stelle umgesetzt, jene der Bitkette w_t um eine Stelle, jener der Bitkette w₂ um zwei Stellen und jene der Bitkette w_} um drei Stellen, die Bits der Bitkette w_t wieder um keine Stelle, jene der Bitkette Wi um eine Stelle, jene der Bitkette Wt um zwei Stellen und jene der BitkeU'e w? um drei Stellen.

Zufolge der Steuerung der Steuereinrichtung '.5, welche in dieser Phase das Einschreiben bzw. Eintragen der umgesetzten Bitketlen n*»'— w/, die aus der zyklischen Bitumsetzeinrichtung 12 austreten, in den Digitalspeicher 14 steuern, sowie unter der Kontrolle des Adressengebers 16 (mit dem Adressenmodifikator 17, der beispielsweise aus einem programmierbaren ROM-Speicher besteht, in Ruhezustand) werden die besagten umgesetzten Bitketten in entsprechende Zellenzeilen des Speichers 14 eingetragen, wobei sieh ein vorläufiges Bild gemäß der F i g. 3 ergibt.

Durch zweckmäßige Steuerung des Adressenmodifikators 17 seitens der Steuereinrichtung 18 kann nun je Spalte des Speicher. 14 eine Zelle adressiert werden, so daß der Speicher parallel abgelesen wird: es wird dabei eine Folge von modifizierten Bilketten \\n" — w-" abgelesen, welche Bitketlen den Zeilen der gewünsch

ten umgeschwenkten Matrix /W^r entsprechen, die durch zwei, getrennt um 90° links umgeschwenkte Matrixeinheiten A/* und M"' gebildet ist (siehe F i g. 5).

Dies wird insbesondere durch Adressierung der verschiedenen Zellen des Speichers 14 gemäß der in F i g. 4 grafisch dargestellten Logik erreicht.

Für die Bitkette w₀" werden im Speicher 14 die Zellen entsprechend dem Bit bn der Zeile I (F i g. 3), dem Bit b\ der Zeile 2, dem Bit b₂ der Zeile 3 und dem Bit f>) der Zeile 0 adressiert, für die Bitkette w\" die Zellen entsprechend dam Bit bn der Zeile 2. dem Bit 6, der Zeile 3. dem Bit bider Zeile 0 und dem Bit b, der Zeile I usw.

Diese modifizierten Bitketten w_n" - w₇" sind wie folgt zusammengesetzt:

IVn"	= 0.3	3.3	2.3	1.3
IV₁"	= 1.2	0.2	3.2	2.2
*W₂"*	= 2.1.	1.1.	0.1	3.1
^rr Ϊ		t η	1 Λ	η α
*W,"*	= 4.3	7.3	6.3	5.3
ivs"	= 5.2	4.2	7.2	6.2
iv,,"	= 6.1	5.1	4.1	7.1
Wj"	= 7.0	6.0	50	4.0

Mittels der zweiten zyklischen Bitumsetzeinrichtung 19 werden die Bits in den sieben modifizierten Bitketten wn" - W-;" sodann derart zyklisch umgesetzt, daß die korrekte Bitaufeinanderfolge wiederhergestellt wird, die z. B. für die Bitkette hy/' die folgende ist: 3.3. 2.3, 1.3, 0.3. Die Anzahl der Bitstellen, um die die Umsetzung erfolgt, verändert sich zyklisch in der in Fig.4 in der Spalte ROT angegebenen Weise.

Die aus der zyklischen Bitumsetzeinrichtung 19 austretenden umgesetzten Bitketten w₀'" - W₁'" werden als entsprechende Zeilen der unigeschwenkten Matrix gemäß Fig. 5 der Auswerteeinrichtung 21 zugeleite' Die umgeschwenkte Matrix M' weist nun die in der Ursprungsmatrix Min Zeilenanordnung aufscheinenden Bitketten w_n— w_: in Spaltenanordnung auf (siehe die in F i g. 5 mit ivn^r- HVbezeichneten Bitketten).

Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung lassen sich Umschwenkungen der Ausgangsmatrix nicht nur urr, 90° in Schwenkungsrichtung nach links, sondern durch zweckmäßige Änderung der den Bitumsetzeinrichtungen 12 und 19 und dem Adressenmodifikator 17 erteilten Steuerungen auch Umschwenkungen in anderer Richtung und um andere Winkel, z. B. um 90^c in Schwenkrichtung nach rechts und um 45° in Schwenkrichtung nach links oder nach rechts, wie in den F i g. 6,7 bzw. 8 schematisch dargestellt ist. durchführen.

Ferner ist es möglich, die eine oder die andere der zyklischen Umtotzeinrichtungen 12 und Ϊ9, oder beide, jnwirksam zu machen, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Unwirksammachung des Adressenmodifikators 17.

Auf diese Weise läßt sich die Schaltungsanordnung für die unterschiedlichsten derartigen Verarbeitungen verwenden, um Grenzfall auch für solche, die weder eine Umschwenkung der Matrix noch eine zyklische Umsetzung der einzelnen Bitketten vorsehen. So wird z. B. für Umschwenkungen der Matrix um 45° nur eine ausgangsseitige zyklische Bitumsetzung mittels der Ein ichtung 19 durchgeführt, während die Bitumsetzeinrichtung 12 unwirksam gemacht wird.

Es wurde der besondere Anwendungsfall in Betracht gezogen, in dem die Schaltungsanordnung die Speichereinheit einer Digitalrechenanlage bildet, welche somit die Möglichkeit erhält, auf zwei verschiedene Arten, nach Zeilen oder nach Spalten, an den Speicher heranzutreten. Die Schaltungsanordnung kann jedoch gerade so gut für sich allein verwendet werden, sofern sie an zweckmäßige Informations- und Adressengeber sowie an eine Auswerteeinrichtung der erzeugten Information angeschlossen wird.

Die im Blockschema der Fig. 1 dargestellten Schaltungsteile, wie der Adressengeber 16 (beispielsweise die Zentraleinheit einer Rechenanlage), der Adressenmodifikator 17 (beispielsweise «.in zweckmäßig programmierbarer ROM-Speicher) usw. sind als

ι", dem Fachmann bekannt zu betrachten.

Ein Ausführungsbeispiel einer zyklischen Bitumsetz· einrichtung, wie sie in der Schaltungsanordnuni: Verwendung finden kann, isi in F i g. 9 gezeigt.

Die Einrichtung umfaßt vier Multiplexschaltungen 31 —34 je mit vier Eingängen I, - U und einem einzigen Ausgang U. Den Eingängen werden, mit unterschiedlicher Anordnung für die verschiedenen Multiplexschaltungen. die der Umsetzung zu unterwerfenden Bits A-D zugeführt. An den Ausgängen der Multiplexschal-

r> tungen wird abwechselnd eines oder ein anderes der eingegebenen Bits zur Verfügung gestellt, und zwar in Abhängigkeit einer, allen Multiplexschaltungen gemeinsamen Auswahlsteuerung über die Eingänge S'und S".
Zur Auswahlsteuerung der Multiplexschaltungen

in 31—34 dient eine Gruppe logischer Elemente, welche zwei logische UND-Glieder 35, 36. sechs logische NICHT-UND-Glieder 37-42 und zwei logische NICHT-Glieder 43, 44 umfaßt. Ferner sind Eingänge 3o— a\ für Bitpaare zur Angabe des Umsetzungsgrades (die z. B. aus den beiden weniger bedeutsamen Bits der seitens des Adressengebers 16 der F i g. 1 erzeugten Adressensignale bestehen können), zwei Eingänge D und S zur Steuerung der Rechts- bzw. Linksumsetzung (welche Steuerungen von den Steuereinheiten 13 und 20

■in der F i g. I abgegeben werden) und ein Eingang R für die Umsetzsteuerung (die ebenfalls seitens der Steuereinheiten 13 und 20 abgegeben werden) vorgesehen.

Die Wirkungsweise der zyklischen Umsetzeinrichtung nach F i g. 9 ist folgende.

Wenn am Steuereingang R eine niedrige logische Stufe vorliegt, was bedeutet, daß keine Umsetzung durchgeführt werden soll, dann weisen die Ausgänge der UND-Glieder 35, 36 beide eine niedrige logische Stufe auf. dann sind die Multiplexschaltungen 31—34 in

so ihren unwirksamen Ruhezuständen und in ihren Ausgängen scheint die gleiche Bitfolge ABCD wie an ihren Eingängen auf.

Wenn an den Steuereingängen R und D oder S eine hohe logische Stufe vorliegt, und die Kombination der Steuerbits ao und a, gleich 10, 01 oder 11 ist, dann ergeben sich an den Eingängen S'. S" verschiedene Kombinationen von logischen Stufen, welche entsprechende Umschaltungen der Multiplexschaltungen 31—34 zur Erzeugung verschiedener Ausgangsbilder herbeiführen, wie z. B. für Linksumsetzungen BCDA, CDAB und DABC Auf diese Weise wird jeweils die gewünschte zyklische Umsetzung der Eingangsbits erreicht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch: Schaltungsanordnung zum Umschwenken einer Binärdatenmatrix mit einer Mehrzahl von je aus -> einer Bitkette bestehenden Zeilen, insbesondere als Speichereinheit in einer elektronischen Rechenanlage, gekennzeichnet durch

1. eine, mit Steuermitteln (13) versehene erste zyklische Bitumsetzeinrichtung (12), der von einem Informationsgeber (11) aufeinanderfolgend Bitketten zugeführt werden und die eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden Bitkette um eine Anzahl von Bitstellen durch- H führt, die von jeder Bitkette zur folgenden um eine Stelle zunimmt;

2. einen aus Zeilen und Spalten einzeln adressierbarer Zellen bestehenden, matrixförrnigen Digitalspo'cher (14), dessen Dateneingang mit dem Ausgang der ersten Biturosetzeinrichtung (12) verbunden ist;

3. eine, dem Digitalspeicher (14) zugeordnete Schreib- bzw. Ablesesteuereinrichtung (15), zum Steuern des Einschreiben der Buketten mit zyklisch umgesetzten Bits ir den Speicher bzw. des Ablesens von modifizierten Bitketten aus dem Speicher;

4. einen, dom Digitalspeicher (14) zugeordneten Adressengeber (16), zur Adressierung ausge- w wählte/ Zellen des Speichers;

5. einen, zwischen den Adressengeber (16) und den Digitalspeicher (14) geschalteten Adressenmodifikator(17);

6. eine, dem Adressenmodifik<itor(17)zugeordne- }-> te Steuereinrichtung (18), zur Umsteuerung der Adressierung des Digitalspeichers (14) seitens des Adressengebers (16) von einem Einschreibzustand, in welchem sämtliche Zellen einer Speicherzeile des Digitalspeichers (14) bei jeder « Schreibsteuerung gleichzeitig adressiert werden, um das parallele Einschreiben der Bitketten mit umgesetzten Bits in entsprechende Zellenzeilen des Speichers zu gestatten, in einen Ablesezustand, in welchem bei jeder Ablese- « Steuerung eine Zelle jeder Speicherspalte adressiert wird, um das parallele Ablesen der modifizierten Bitketten zu gestatten, die je alle in einer entsprechenden Zeile der gewünschten umgeschwenkten Matrix enthaltenen Bits um- w fassen;

7. eine, mit Steuermittel.n (20) versehene zweite zyklische Bitumsetzeinrichiung (19), der vom Digitalspeicher (14),,aufeinanderfolgend die modifizierten Bitketten zugeführt werden und *fi die eine zyklische Umsetzung der Bits einer jeden modifizierten Bitkette ausführt, um die Bitaufeinanderfolge entsprechend jener der betreffenden Zeile der umgeschwenkten Matrix

zu verändern. w>