194426. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés változtatható határokkal rendelkező digitális aritmetikai konvolució megvalósítására
1 194.426 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés változtatható határokkal rendelkező digitális aritmetikai konvoludó megvalósítására. Alapvetően folytonos mérési eredmények adatainak feldolgozásánál a leginkább jellemző adatrészletek kiértékelésre alkalmas előkészítésénél vagy végeredmények dokumentálásánál gyakorta fellépő probléma, hogy az értékelés egyszerűsítése érdekében az eredendően rendelkezésre álló adatokon jól meghatározott matematikai műveleteket kell végrehajtani. Ezen móveletek eredményeként a kiindulási adatok zavaró jellemzőit (pl. zajok, statisztikus fluktuációk) csökkenteni lehet (simítás), egyéb jellemzőit (pl. görbemeredekség, szélsőértékek stb j pedig ki lehet emelni (differenciálások). A fenti műveletek, amik a digitális szűrés témakörébe tartoznak, a kiindulási adatok egy adott számú tagjából álló csoportnak egy ugyanilyen számú konstans-értékekből áló számsorozattal való összegzett szorzásával hajthatók végre. Az összegzett szorzás eredménye egy módosított számérték, amely a kiindulási adatok egy tagjának felel meg. (Smoothing and Differentiation of Data by Simplified Least Squares Procedures, A. Savitzky, M.L. Golay, Analytical Chemistry Vol. 36. No 8.pp. 1627-39.) Az alkalmazott konstans-értékektől függően tehát a kiindulási adatokat átalakítják, más szóval konvolválják, vagyis a konvolució néven ismert matematikai műveletet alkalmazzák diszkrét mintavett jelekre. A konvolúcióval megvalósítandó feladat: D méretű adathalmazon az m Ővele tsor elvégzése, ahol d« adatérték, i= egy konvolúdón belüli futó sorszám, j= adathalmaz futó paramétere (adatcsoport sorszáma), k= konstans, m=konvolúciós-hossz (pozitív egész), P= normálási faktor (pozitív egész). A konvolució megvalósítása számos úton lehetséges, itt most kettőt említünk. Miután a mérési eredmények numerikus formában állnak rendelkezésre, kézenfekvő a feladat megoldása számítógép igénybevételével. Ebben az esetben az adathalmaz egy csoportjának első adatértékét számítógépprogram biztosította szorzási rutinnal összeszorozzák az első konstans-értékkel, az eredményt eltárolják, majd hozzáadják a következő tagok szorzatát. Ezt ismétük az adatcsoport utolsó tagjáig, amikor is a végeredményt eltárolják egy eredmény-tároló memória tartományba. Ezt követően az adatcsoport első tagjául az előző csoport második tagját választva (vagyis az adatcsoportot eggyel növekvő sorrendben mozgatva) a teljes műveletsort megismétlik egészen az utót a adatig. Az eljárás előnye, hogy tetszőleges hosszúságú adatcsoportot tud feldolgozni szintén tetszőleges konstans-értékkel, vagyis a konvolució a felhasználó igénye szerint változtatható. Hátránya, hogy a programozott műveletek (szorzás, összegzés) nagyon időigényesek,ezért a konvoiúdó folyamata lassú. A máák megoldásban (a RETICON 5620 típusú áramkörében) a konvolúciót egy átmeneti tárolóban tárolt adatsorral és konstanssorral valósították meg úgy, hogy a matematikai műveletekre szorzó- és öszszegző műveleteket tartalmazó aritmetikai egységet építettek be. Az adatok tárolására siftregiszter-sort.a konstansok tárolására pedig gyárilag programozott regiszter-sort alkalmaztak. Az adatok bevitelét és a konvolució eredményének kihozatalát adta ki/bemeneti egységgel végezték. A módszer előnye, hogy a konvolució művelete gyors, gyakorlatilag egy szorzás és összegzés idejével egyenlő, hátránya azonban, hogy egyrészt a számos szorzó és összegző egység miatt igen költséges, másrészt pedig a konvolúdós hossz és a konvolució típusa nem változtatható, gyárilag beállított. Célunk a találmánnyal az volt, hogy a konvolúció műveletét változtatható konvolúdós hosszon, szintén változtatható konvolúdós műveletekre rövid idő alatt és nem magas költség-szinten valósítsuk meg. Ennek érdekében olyan eljárást hoztunk létre, amelynek során egy tárolóban ki/bemeneti egységen keresztül változtatható méretű adatcsoportot és konstanscsoportot helyezünk el, és a tárolóban elhelyezett, tetszés szerint változtatható méretű adatcsoport kezdetét csúszó kezdőpontos címzéssel határozzuk meg. Az adatok és konstansok bevitelét is, valamint a konvoiúdó eredményének kihozatalát a ki/bemeneti egységgel végezzük. A találmány szerinti berendezés olyan ismert berendezés továbbfejlesztése, amelyben tároló aritmetikai egység és adat ki/bemeneti egység van. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a tárolónak csúszó kezdőpontos címzésű és változtatható méretű adat- és konstanscsoportok hozzáférését biztosító címgenerátora, valamint a változtatható konvolúdós műveletek elvégzését lehetővé tevő, programozható vezérlő egysége van. A találmány szerinti berendezésben a ki/bemeneti egység ki/bemenetei tároló jelvezeték köteggel a tároló egyik ki/bemenetével, a tároló címbemenete tároló címkijelölő vezetékköteggel a címgenerátor címkimenetével, a vezérlő egység első, második és harmadik kimenetei rendre címkijelölő vezetékkötegen címléptető vezetéken és járulékos címléptető vezetéken a címgenerátor bemenetéivel vannak összekötve, továbbá a vezérlő egység vezérlő kimenete aritmetikai egység vezérlő bemenetére van kötve, végül a ki/bemeneti egység, a tároló és a vezérlő egység bemeneteire címbusz vezetékköteg, adatbusz vezetékköteg és vezérlő vezetékköteg, a címgenerátor bemeneteire a címbusz vezetékkög, az aritmetikai egység adatbemenetére az adatbusz vezetékköteg van kapcsolva. A találmány értelmében célszerű, ha a címgenerátomak konstans címző egysége, adatcímző egysége és multiplexere van. A konstans címző egység és adatcímző egység modulo m típusú számlálók, ahol a számlálók kimenetei a multiplexeren keresztül választják ki a tárolóból a kívánt adat vagy konstans értéket. A konvoiúdó végén a konstans címző egység alapállapotba kerül, míg az adatcímző egység egy járulékos címléptető vezetéken kapott utasításra egygyei továbblép, ami a csúszó kezdőpont megvalósítását jelenti. _____ Célszerű továbbá, ha a vezérlő egységnek szekvencere, mikroprogram tárolója és óragenerátora van. A szekvencer a mikroprogramtárolóba betöltött program szerint a szekvencer-vezérlő vezetékkötegen ke5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
