Исследование и разработка ассоциативных сред и методов обработки информации

• Автор: Комаров, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Ассоциативные среды для реализации операций клеточной логики

1.1 Предпосылки выбора логики клеточных автоматов как метода обработки информации в ассоциативных средах .

1.2 Основные понятия и определения.

1.3 Разработка ассоциативных сред для реализации операций

клеточной логики .

1.3.1 Ассоциативная среда.

1.3.2 Состав микроопераций ассоциативной среды. .

1.3.3 Сравнение быстродействия ассоциативных сред и

1.4 Разработка и реализация конвейерного принципа обработки данных в ассоциативных средах
1.4.1 Ассоциативная среда для реализации конвейерной обработки данных.
1.4.2 Метод обработки информации в ассоциативных средах с конвейерной организацией
1.4.3 Сравнительные характеристики ОКЗУ, АС с ло
щ кальными связями и АС с конвейерной организацией.
1.5 Выводы.
2 Ассоциативные среды с командным управлением
2.1 Разработка ассоциативной среды с командным управлением
2.1.1 Универсальные микрооперации, реализуемые средой
2.1.2 Режимы работы накопителя ассоциативной среды .
2.2 Разработка ассоциативной среды с командным управлением для обработки изображений
2.2.1 Структура ассоциативной среды для обработки
изображений
2.2.2 Структура и режимы работы накопителя Р0 .
2.2.3 Структура и режимы работы накопителя Р1 .
2.3 Выводы.
Разработка набора операций для обработки изображений в ассоциативной среде с командным управлением
3.1 Определение набора операций для обработки изображений.
3.2 Разработка и реализация набора микроопераций.
3.2.1 Операция адресной записи.
3.2.2 Операция адресного чтения .
3.2.3 Операции ассоциативного сравнения
3.2.4 Операции фильтрации шума и заполнения пустот .
3.2.5 Операция выделения связного объекта
3.3 Примеры алгоритмов обработки информации с использованием ассоциативных сред с командным управлением. . .
3.3.1 Дискретное преобразование Фурье
3.3.2 Вычисление коэффициентов преобразования Уолша.
3.4 Выводы
Ассоциативные осцилляторные среды ИЗ
4.1 Неоднородные клеточные автоматы.
4.2 Основные понятия и определения
4.3 Клеточные ансамбли
4.3.1 Клеточный ансамбль Проводник
4.3.2 Клеточный ансамбль Узел.
4.3.3 Клеточный ансамбль Сумматор.
4.3.4 Клеточный ансамбль Умножитель
4.3.5 Клеточный ансамбль Инвертор
4.3.6 Клеточный ансамбль Блок
4.3.7 Клеточный ансамбль Дифференциальный блок .
4.3.8 Клеточный ансамбль Замкнутый осциллятор . .
4.3.9 Клеточный ансамбль Накапливающий осциллятор
4.3. Клеточный ансамбль Вычитающий осциллятор .
4.3. Клеточный ансамбль Дифференциальный осцил
лятор
4.3. Клеточный ансамбль Дифференциал
Применение метода осцилляторов
4.4.1 Реализация преобразования Уолша в ассоциатив
ных средах с фиксацией кода микрооперации . . .
4.4.2 Нечеткий ассоциативный поиск
4.5 Разработка ассоциативной среды с фиксацией кода микроопераций
4.6 Выводы.
Заключение
Литература


Для вычисления функции обработки необходимо «доставить» аргументы обрабатывающей ячейке памяти, т. В общем случае, если ассоциативная память разрабатывается как универсальное устройство, может потребоваться, чтобы каждая ячейка была связана с 9 каждой. Клеточная логика (KJ1) представляет собой алгебру бинарных изображений, заданную на матрицах бинарных чисел [5]. Каждый оператор KJI реализует некоторую функцию от многих переменных и преобразует некоторый массив данных f-j в новый массив Д+1, значение каждого элемента которого в момент времени t +1 определяется только значением этого элемента и ближайших его соседей в момент времени t. В большинстве работ по клеточной логике рассматривается квадратная мозаика со связностью элемента, равной четырем (окрестность фон Неймана), или со связностью, равной восьми (окрестность Мура) [7, 8, ]. В квадратной мозаике обычно рассматривается матрица клеток 3 х 3 с восьмью связанными элементами. Из общего числа = G конфигураций окрестностей можно выделить различный тип конфигураций. Остальные конфигурации получают путем вращения или зеркального отражения выделенных типов конфигураций. Операции клеточной логики можно рассматривать как подкласс класса операций, известных под названием линейных и нелинейных двумерных пространственных фильтров [6, 3]. Двумерная дискретная система может быть описана как оператор L, отображающий входной массив /(n,m) в выходной массив д(п,т) = L{/(n,m)}, где пит принимают * целочисленные значения. L{f 1}, д2 = L{f2} []. Импульсная характеристика системы Л(п,т) определяется через единичный импульс ? О, О, если 7^ 0,т Ф 0. Поскольку операции клеточной логики представляют собой операции локальной обработки, то функция /2(,2) тождественно равна нулю за пределами некоторой ограниченной области. Соответствующий фильтр называют нерекурсивным, и бесконечные пределы суммирования в (1. При этом каждый отсчет массива на выходе нерекурсивного фильтра представляет собой взвешенную сумму отсчетов входного массива. Гт(п,т) - окрестность, в которой /2(,2) ф 0. Матрица Я = ||/г^ш|| называется матрицей весовых коэффициентов. Она определяет конкретный вид операции клеточной логики. Таким образом, операции клеточной логики определяются целочисленными коэффициентами [3]. В данной главе предлагается ряд методов, позволяющих ускорить выполнение операций клеточной логики с использованием АС. Для облегчения их описания дадим несколько определений. Одним из главных достоинств АС для обработки информации является совмещение функций хранения и обработки данных в них [2]. Обработка осуществляется под воздействием управляющего автомата, который в соответствии с алгоритмом обработки данных формирует последовательность управляющих сигналов и анализирует состояние сигналов обратной связи, формирующихся в АС. Элементарное действие, производимое ассоциативной средой под воздействием определенного набора сигналов, будем называть микрооперацией. Время выполнения микрооперации будем называть тактом, в течение которого значение всех управляющих сигналов в АС остается ф постоянным. Будем считать, что подобное изменение происходит по границе тактов. Множество микроопераций, производимых ассоциативной средой, определяет ее функциональность. Последовательность микроопераций, составляющая логически законченное действие над данными, назовем операцией. Операция состоит из одной и более микроопераций, число и порядок следования которых определяется логикой операции. Формат и способ задания операции и операндов в управляющем автомате определяют его интерфейс, который в данной работе затрагивается лишь в отдельных случаях. Основное внимание уделяется операционному автомату, наборам микроопераций и их реализации с помощью ассоциативных сред. Закон изменения состояния одной, отдельно взятой АЯ в зависимости от состояния соседних АЯ будем называть функцией клеточной логики (ФКЛ). Изменение состояний элементов (вычисление ФКЛ) происходит одновременно для всего массива данных [5]. Под операцией клеточной логики (ОКЛ) в АС будем понимать процесс вычисления определенной ФКЛ для всего массива данных.