專利名稱：字符串譯碼編碼器的制作方法
字符串譯碼編碼器是應(yīng)用電子技術(shù)，首次采用硬件方法，實現(xiàn)字符串的單址并行處理，可用于字符串指令的譯碼，變量表格管理、數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理等，故本發(fā)明具有新穎性、創(chuàng)造性和實用性。
與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)有數(shù)字電子電路、MOS數(shù)字大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、計算機組成及結(jié)構(gòu)、計算機軟件等。
主要的參考資料有(1)張維廉主編《數(shù)據(jù)電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社，1989年。
(2)唐毅主編《計算機軟件(程序員級)》，清華大學(xué)出版社，1990年。
(3)陳火旺、錢學(xué)驊、孫永強等主編《程序設(shè)計語言編譯原理》，國防工業(yè)出版社，1989年。
(4)王愛英主編《計算機組成與結(jié)構(gòu)》，清華大學(xué)出版社，1990年。
(5)徐蔚生主編《MOS數(shù)字大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路》，清華大學(xué)出版社，1990年。
(6)譚浩強、田淑清主編《FORTRAN語言程序設(shè)計》，高等教育出版社，1989年。
(7)C-A泰特斯等主編，張梅崗譯《8080/8085軟件設(shè)計》，人民郵電出版社，1985年。
隨著電子計算機在商業(yè)、信息領(lǐng)域的應(yīng)用，字符串的處理量迅速擴大，特別是第五代計算機提出識別自然語言的目標(biāo)，這樣字符串的處理任務(wù)將進一步增加。為適應(yīng)字符串處理的新形勢，提高字符串處理速度，增加字符串存儲能力，推動計算機處理器的更新變代，故設(shè)計字符串譯碼編碼器。
一、字符串譯碼編碼器原理字符串由一定長度的有序的字符組成，它包含著特定信息，要對其進行譯碼或編碼，就要對其每年字符按次序、按長度地進行記憶或記錄，然后用其記憶或記錄的結(jié)果，控制產(chǎn)生相關(guān)信息或控制信號，完成譯碼或編碼，下面將以8位處理字母字符串為例給予說明。
1、字符串譯碼單元及字符串譯碼器。
a、字符串譯碼單元字符串譯碼單元是用來對特定的字符串進行譯碼的電子電路，下面將從“GOTO”字符串為例，說明字符串譯碼單元譯碼的過程如圖1所示的字符串譯碼單元，其譯碼過程是當(dāng)譯碼開始時，首先計數(shù)輸入線路第一位被置“1”，允許第一位字符通過，如第一位字符是所需輸入字符“G”，那么第一位“與門”輸出為高電平，經(jīng)或門后，輸出仍為高電平，所以，當(dāng)?shù)谝淮蚊}沖到來時，觸發(fā)器被置“1”，反饋線呈高電平，同時，第二位計數(shù)輸入也呈高電平，這樣，第二位的計數(shù)輸入及反饋輸入均呈高電平，允許第二位字符通過，如第二位仍滿足要求，那么觸發(fā)器將再次被置“1”，允許下一位通過，直到所有字符符合要求，完成本將譯碼，并發(fā)出譯碼控制信號(高電平有效)及譯碼成功信號(低電平有效)。如某一位不符合本字符字串的要求，那么觸發(fā)器將被置“0”，反饋線將呈低電平，封閉本字符串譯碼單元，不發(fā)出控制信號。
由于本譯碼單元沒有對每位輸入字符進行記錄，而是通過觸發(fā)器進行“記憶”，并發(fā)出反饋信號，控制本譯碼單元，故稱這種字符串譯碼單元為記憶型字符串譯碼單元;稱這種觸發(fā)器為記憶觸發(fā)器，稱這種反饋線為記憶反饋線。
如圖2所示字符串譯碼單元，它是通過一組寄存器在計數(shù)器的控制下，對輸入字符依次記錄下來，然后對記錄進行譯碼。如譯碼成功，則發(fā)出譯碼控制信號及譯碼成功信號。由于本譯碼單元采用了記錄方式，故稱這種字符串譯碼單元為記錄型字符串譯碼單元，稱寄存器為記錄寄存器。
為更好地適應(yīng)字符串在不同方面處理的需要，在記憶型字符串譯碼單元的基礎(chǔ)上提出了改進型可簡化字符串譯碼單元和搜索式字符串譯碼單元。
可簡化字符串譯單元，是在某一位上通過用或門增加終止字符，(如圖3所示的第三位增加的“空格”符)識別來實現(xiàn)的。圖3使輸入“GO”等同于“GOTO”，可同時使用，效果相同。
搜索式字符串譯碼單元，是在某一位通過或門增加無效字符識別來實現(xiàn)的，當(dāng)識別到無效字符時，就可發(fā)出無效字符控制信號，簡稱無效控制信號，用來控制計數(shù)器，使其暫停計數(shù)，直到本位輸入有效字符為止。如圖4所示，在第三位增加了無效字符“空格”符的識別，使輸入“GOTO”等同于“GOTO”。我們根據(jù)搜索位的不同，把它定為第某位搜索字符串譯碼單元。如搜索位不只一位，則稱多位搜索字符串譯碼單元。
b、字符串譯碼器及字符串搜索器把字符串譯碼單元按圖5、圖6所示相應(yīng)并聯(lián)起來，便可組成字符串譯碼器，其中圖5把各個譯碼單元中確定字符的與門提出來，用譯碼及驅(qū)動器代替;圖6，把各個譯碼單元中記錄寄存器提出來，用譯碼器及寄存器組代替。這樣可使電路得到簡化。
圖5、圖6均有一位選片輸入端，可實現(xiàn)字符串單址并行譯碼。
圖7為字符串搜索器，它用不同的計數(shù)器控制不同位搜索字符串譯碼單元，并相互并聯(lián)起來組成。如不同位搜索字符串譯碼單元可不相互干擾，也可使用同一計數(shù)器;或把互不干擾的搜索字符串譯碼單元分為幾組，可簡化電路。
2、字符串編碼單元及編碼器a、字符串編碼單元字符串編碼單元是用于對不確定字符串進行編碼及譯碼的，它是在字符串譯碼單元(記憶型)的基礎(chǔ)上，把確定字符的與門用圖8所示的確定比較字符電路代替即可，如圖9所示。
圖8是確定比較字符電路，它是在置數(shù)及計數(shù)信號的控制下，把編碼內(nèi)容記錄下來，完成確定字符。用異或門及與門、或非門確定再輸入字符同確定字符是否為相同的字母或同為非字母，完成字符的比較，并發(fā)出比較結(jié)果。本圖給出的是變量賦值的確定字符電路，故確定字符的終止符使用了“二”，即“等號”。
圖9給出了字符串編碼單元的完整電路，其中，記憶觸發(fā)器在確定字符時，被置數(shù)信號關(guān)閉。
b、字符串編碼器如圖10所示，把字符串編碼單元相互并聯(lián)起來，用移位寄存器做為置數(shù)控制器。
編碼信號在編碼成功信號呈高電平，即無效，且輸入字符串已結(jié)束，即輸入“＝”字符時，產(chǎn)生。具體位為置數(shù)位。
3、有關(guān)問題的說明上面以8位處理字符串為例，對字符串的處理進行了闡述，至于16位、32位、64位如何處理，現(xiàn)簡單給予闡述，我們知道，對于16位、32位、64位處理器，每次相應(yīng)輸入2個字節(jié)、4個字節(jié)、8位字節(jié)的字符，這樣計數(shù)器就要相應(yīng)每次控制2位、4位、8位字符的輸入，如輸入超長，則應(yīng)把超長位字符反饋出去，以便作相應(yīng)處理，如字符串中包含數(shù)字等字符可相應(yīng)增加電路，即可。
二、字符串譯碼編碼器的應(yīng)用1、字符串指令譯碼器用字符串譯碼器可實現(xiàn)字符串指令的譯碼，有些高級語言需用到搜索器或簡化式字符串譯碼單元。
2、變量表格及文件管理器。
用字符串編碼器做為變量表格及文件的管理器，用每一個編碼單元做為一個變量或文件名的儲存單元，并控制產(chǎn)生、存儲、輸出變量或文件的地址，對于變量也可以直接控制把變量值存儲起來。
3、單址數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理器(包括漢字庫)下面以函數(shù)庫為例以予說明函數(shù)庫由字符串譯碼器及存儲體組成，其中每個譯碼單元控制著若干位只讀存儲單元，并由讀信號共同控制。
函數(shù)庫管理器由一組字符串譯碼器組成，而每個字符串譯碼器做為函數(shù)庫管理的一層，字符串譯碼器利用譯碼成功信號，實現(xiàn)選片、清零及函數(shù)庫的層次管理，使函數(shù)庫管理器具有函數(shù)庫管理能力及層次管理能力。如圖11所示。
圖11，使用了兩個選片信號，分別控制數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理器。
對于不確定的數(shù)據(jù)庫，可用編碼器及存儲體組成。
4、字符串譯碼編碼能力的擴展。
a、字符串譯碼能力的擴展。
利用同一選片信號，把各個字符串譯碼器并聯(lián)起來，并把譯碼成功總線串聯(lián)起來即可。
b、字符串編碼能力的擴展。
把字符串編碼器用同一選片信號互相并聯(lián)起來，并把置數(shù)移位寄存器、編碼成功信號總線相互串聯(lián)起來，即可。
三、字符串譯碼編碼器的優(yōu)點采用全硬的方法，實現(xiàn)了實符串的單址并行處理，提高了字符串處理能力和處理速度，改進了字符串的存儲結(jié)構(gòu)和查找方式，實現(xiàn)了字符串指令的搜索和直接譯碼，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的層次管理。
為自然語言處理的實現(xiàn)打下基礎(chǔ)。
四

。
圖1用確定字符的與門確定字符，判斷輸入字符與確定字符是否一致，用計數(shù)、反饋與門，控制輸入位，用位與門確定本位輸入情況，如符合要求發(fā)出高電平，否則為低電位，用一或門反映各位的情況，并把判斷結(jié)果輸出，要求記憶觸發(fā)器進行記憶，并把記憶結(jié)果反饋，用字符串終止符位控制是否發(fā)出本單元控制信號及譯碼成功信號。
圖2，在計數(shù)信號的控制下，用寄存器把字符串記錄下來，用確定字符的與門確定記錄內(nèi)容是否符合要求，如符合，則要求發(fā)出譯碼控制信號及譯碼成功信號。
圖3，在圖1的基礎(chǔ)上，在第三位增加了一位終止符判斷位，用來簡化字符串，使期使用更方便。
圖4，在圖1的基礎(chǔ)上，在第三位增加了一位無效字符“”判斷位，可避開無效字符，直到有效字到來時，再繼續(xù)譯碼。
圖5，計數(shù)器為移位寄存器，用來次序產(chǎn)生各位控制信號，用選片、脈沖與門，實現(xiàn)單址選片，把各譯碼單位并聯(lián)，實現(xiàn)字符串并行處理。
圖中，用譯碼器代替了各譯碼單元中確定字符的與門，使電路得到簡化。
我們知道，各譯碼單元在譯碼成功前，始終為高阻態(tài)，所以譯碼成功總線將呈高電平，即無效信號，而當(dāng)有一個譯碼單元譯碼成功，則發(fā)出譯碼成功信號，即呈低電平，使總線也呈低電平，即有效信號。
圖6，圖中用譯碼器、寄存器組代替了各譯碼單元的各記錄寄存器，使電路簡化。
圖7，用不同的計數(shù)器控制不同位搜索字符串譯碼單元，實現(xiàn)字符串搜索功能，并相互不產(chǎn)生干擾。
圖8，用寄存器把要確定的字符首先記錄下來，然后用異或，與非門比較輸入字符與記錄是否相等，并發(fā)出相應(yīng)信號。用四個與門、一個或非門確定輸入字符是否是非字母，然后再用一與門確定輸入字符及記錄字符是否均為非字母，并發(fā)出相應(yīng)信號。
根據(jù)輸出的兩個信號，就可完成某位字符的比較結(jié)果。
圖9，用確定比較器代替記憶型字符串譯碼單元中的確定字符的與門，即組成了字符串編碼單元。
圖10，用移位寄存器做為置數(shù)信號，其他同圖5。
圖11，函數(shù)庫管理器利用函數(shù)庫管理器各個譯碼成功信號同選片信號、寫信號共同完成函數(shù)庫管理器的選片，實現(xiàn)自封及開啟下層函數(shù)庫管理器，并同各譯碼單元發(fā)出的譯碼控制信號做為函數(shù)庫的選片，即開啟函數(shù)信號，并同函數(shù)庫的譯碼成功總線共同控制函數(shù)管理器的清除，即清“0”。使數(shù)據(jù)管理器及函數(shù)庫有層次地開啟或清除。
要實現(xiàn)自封及開啟下層函數(shù)庫管理器及函數(shù)庫，就要保證譯碼成功信號及譯碼控制信號的長期保存，圖2所示的記錄型字符串譯碼單元可以滿足要求，而圖1由于沒有對終止符進行記錄，所以當(dāng)此信號消失時，譯碼控制信號及成功信號就會無效。為保證有效，就要對此電路進行改進，如圖12所示。
圖12，在圖1的基礎(chǔ)上增加了終止符記憶觸發(fā)器，故可保證下次脈沖到來前數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容發(fā)生變化，輸出的譯碼控制信號和譯碼成功信號仍保持不變。
五、實現(xiàn)本發(fā)明的最好方式由于本發(fā)明所用電子電路較復(fù)雜，所用電子元件較多，故需采用MOS大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)。
權(quán)利要求
1.字符串譯碼、編碼單元，其特征在于采用計數(shù)信號控制字符串中字符的輸入次序，通過記憶或記錄的方式，對字符串進行譯碼或編碼，并發(fā)出相應(yīng)的字符串譯碼、編碼信號。
2.字符串譯碼、編碼器，其特征在于通過選片和對字符串譯碼或編碼單元的并聯(lián)，實現(xiàn)了字符串的全硬件單址并行處理。
全文摘要
字符串譯碼編碼器應(yīng)用電子技術(shù)，采用全硬件的方法，實現(xiàn)了字符串的單址，并行處理。字符串譯碼編碼器的主要特征是用計數(shù)器控制字符串字符的輸入次序，通過記憶或記錄的方式，對字符串進行譯碼或編碼，實現(xiàn)字符串的單址并行處理。字符串譯碼編碼器可用于改進計算機處理器和存儲器的結(jié)構(gòu)，提高字符串的處理速度和存儲能力。
文檔編號G06F9/30GK1078052SQ92109638
公開日1993年11月3日 申請日期1992年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月24日
發(fā)明者楊艷忠 申請人:楊艷忠