数据处理系统中进行模糊逻辑运算的方法和数据处理系统技术方案

本发明专利技术为在模糊逻辑运算中决定资格组中输入的资格度的电路和方法。资格度由单一的“ＭＥＭ”软件指令来计算。ＭＥＭ指令决定了系统输入的资格度是０还是饱和电平或是介乎二者之间的某个值。操作数分配电路和ＡＬＵ使电路能很快地决定资格度。分配电路根据待相乘的值中有效位的数目决定相乘运算的乘数。如果乘数小于被乘数，那么可以以较短的时间完成相乘操作。另外，ＡＬＵ运行在分离操作模式下，能同时完成两个８位的减操作和乘操作。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地讲涉及一种数据处理系统，特别地涉及数据处理系统中模糊逻辑运算的执行。数据处理器已发展为二进制机器，其输入和输出被译作1或0，不存在其它的可能。在大多数场合是这样的，但常常有一种回答不是简单的“是”或“不”，而是介于这“是”与“不”两者之间的某种东西。为此，人们发展了一个被叫做“模糊逻辑”的概念，以使数据处理器能提供“是”与“不”之间的回答。模糊逻辑是一个逻辑系统，它有带模糊边界的资格功能(membershipfunction)。资格功能将主观的表述，(例如“温度”)，翻译成典型的数据处理器能够识别的值。标志(例如“热的”)用来识别输入值的范围，其边界不是标志在其一边为真而在其另一边则是假的点。相反，一个实现模糊逻辑的系统中，功能的边界渐渐地改变，且有可能一个相邻近的资格组的边界会重叠起来。因此，一个资格度被典型地指定给一个输入值。例如，假定在整个温度范围内有两个资格功能，输入温度可能落在功能标志“冷”和“热”二者的重叠区域内。于是，进一步的处理就需要决定每个资格功能中的资格度(即输入温度是否在每个资格组(冷和热)中都适合)。被叫做“模糊化”的步骤用来使输入与资格功能与实施模糊逻辑的系统中的资格功能联系起来。模糊化处理是把具体的数值加到如“温度是热的”这样的主观表述上。这些数值企图提供一个人类认知的良好近似，这种认知一般是不仅限于绝对真理的环境的。在模糊化步骤之后，执行“规则评价”步骤。在规则评价步骤的执行期间，一种被叫做“最小-最大”推理的技术用来为用户所确定的语言规则计算数字结果。规则评价步骤得出的结果叫做“模糊输出”且对变化的度来说可能是真的。因此，可能产生竞争的结果。模糊逻辑处理的最后步骤被叫做“消模糊化”。正如名称的意思，消模糊化处理是将所有的模糊输出联合成一个合成结果，此结果可以用于标准数据处理系统。关于模糊逻辑的更多的信息，可参考由詹姆斯·N·山伯格乔士(JamesM.Sibigtroth)所写的论文“在硬件中执行模糊专家规则”。该论文刊在1992年4月号A1EXPERT的第25至31页上。典型地，模糊化步骤一直是用软件程序来实现的，此程序由外部设备或由数据处理器执行。这样的软件程序用数学方程式计算资格度，而这却需要很多很多的处理时间。所以，虽然软件程序提供了一个准确的结果，但是处理时间通常限制了系统实现的功能。另一个公共的软件解决办法是实行一个“查找表”程序，在此程序中，贮存在存储器中的数据表被存取，其值与具体输入值相一致。尽管查找表程序比数学计算来得快些，但它需要大量的专用存储区，实现起来很昂贵。实现模糊化步骤的硬件解决办法提供了更快的结果。然而，硬件解决办法通常需要大量的专用电路，这些电路是不可改变的。尽管硬件解决办法对模糊化步骤是典型地比软件实现来得快，但硬件办法需要大量专用电路区且在数据处理系统中实现常常是太昂贵了。因此，为快速实行模糊化步骤，需要有一种没有昂贵的硬件需求的电路和方法。将速度与硬件解决方法典型地结合起来是需要的，而不是通常地把存储器与软件解决办法结合起来。本专利技术能满足上述的需要。因此，提供了一种形式的、用于在数据处理系统中实行模糊逻辑运算的电路和方法，该模糊逻辑运算在一组预定的资格组中决定输入点的资格，该预定的资格组是由多数边界值来确定的。该方法包括为在数据处理系统中开始执行模糊逻辑运算而接收资格评价指令的步骤。对资格评价指令解码以提供多个控制信号。多个边界值中的第一个值被从输入值中减去以产生第一个增量(delta)值。与此同时，输入值被从多个边界值的第二个值中减去以产生第二个增量值。第一个增量值与多个边界值的第三个值相乘以产生第一个结果。与此同时，第二个增量值与多数边界值的第四个值相乘以产生第二个结果。当第一个增量值或第二个增量值有一个值小于零的时候，提供一个资格度信号以表示输入点不包含在该预定的资格组中。如果第一个增量值或第二个增量值都不小于零，则资格度信号等于第一个结果、第二个结果或者多个边界值的第五个值中最小的值。这些特征和其它的特征以及优点将从下文结合图示的详尽描述中得以更明白的理解。在附图中附图说明图1表示了用画图形的方法描述模糊逻辑的一些概念和基本术语;图2更详细表示了图1的资格组;图3显示了按照本专利技术的、用方框图形式表示的数据处理系统;图4是显示了用方框图形式表示的图3的执行单元;图5显示了用逻辑电路形式表示的图4的标志产生逻辑电路;图6显示了用方框图形式表示的图4的操作数分配逻辑电路;图7显示了用方框图形式表示的图4的算术逻辑单元;图8显示了用流程图形式表示了本专利技术中执行MEM指令期间所执行功能的流程。本专利技术提供了一种电路和方法，它们能把输入快速地“模糊”到数据处理系统中而用最少量的专用电路。本专利技术提供了一种指令，它允许数据处理系统的用户快速实行模糊化步骤而毋须既难又长的软件程序。快速而有效地执行该指令将单一输入标记的模糊化步骤进行编码，但在数据处理系统中没有过量的附加电路。在描述本专利技术的实现中，术语“认定”和“取消”以及由此而引伸的各种语法形式被用来避免论及“有效高”和“有效低”逻辑信号混合时的混乱。“认定”是指把逻辑信号或寄存器位变成它的有效状态或逻辑真状态。“取消”是指把逻辑信号或寄存器位变成它的无效状态或逻辑假状态。另外，可在一个值的前面加符号“＄”表示十六进制。图1提供了表示模糊逻辑的几个基本术语和概念的图。在图1所描述的模糊逻辑系统中，“系统输入”是以华氏温度表示的温度。五个“资格功能”被提供，以与温度范围的标记有关。例如，从0°F～30°F，温度标记为“冷”。同样，从20°F～50°F，温度标记为“凉”。注意，每个资格组的边界与相邻资格组的边界有所重叠。因此，温度可能处在多于一个的组中。例如，假定系统输入指示的温度为68°F。参照图1，注意到68°F是在“温暖”资格组和“十分温暖”资格组的边界之内，故在这些资格组的每一个中都可得到非零资格度。该系统输入对“温暖”资格组有＄33资格度，并对“十分温暖”资格组有＄CC资格度。如果系统输入指示了温度75°F，则温度就只有“十分温暖”资格组的＄FF资格度。同样，温度75°F应在“热”资格组有＄00资格度。在图1的模糊逻辑实现中，资格度可以是从十六进制值＄00至＄FF的范围，相应于分数0.00至0.996的范围。图2表示了一个单一的资格组，可以用四个值来表示点1，点2，斜率1和斜率2。第一个值叫做“增量1”，被计算作系统输入(点“X”)和点1之间的差。同样，第二个值叫做“增量2”，被计算作点2和系统输入之间的差。从增量1值和增量2值的计算可见，根据本专利技术的方法提供了资格度。如果增量1和增量2的值小于零，那么相应资格组的资格度为0.00。否则，资格度等于增量1和斜率1和乘积或增量2和斜率2的乘积二者之最小值或饱和值。在现在正测试的资格组中，最小值是现行输入值。在这里所述的例子中，饱和值是十六进制值＄FF。不过，其它的实施可以允许模糊逻辑系统的用户选择一个与具体系统的性能相一致的饱和值。被叫做记忆标记“MEN”的本专利技术的指令，使数据处理系统在多个资格组中的一组中完成一系列决定系统输入值的资格度的步骤。每个资格组的特征均在于多个边界值(点1，点2，斜率1和斜率2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在数据处理系统中进行模糊逻辑运行的一种方法，该模糊逻辑运算决定了由多个边界值限定的预定资格组中输入点的资格，该方法的特征在于以下步骤：为开始在数据处理系统中执行模糊逻辑运算，接收一个资格评价指令；对资格评价指令进行译码以提供多个控制信号；从输入值中减去多边界值中的第一个值以产生第一个增量值，并同时从多上边界值中的第二个值中减去该输入值以产生第二个增量值；将第一个增量值与多个边界值中的第三个值相乘以提供第一个结果，并同时将第二个增量值与多个边界值中的第四个值相乘以提供第二个结果；提供一个资格度信号，该资格度信号表示当第一个增量值或者第二个增量值小于零时，输入点不包含在预定的资格组中，如果第一个增量值和第二个增量值都不小于零，那么资格度信号等于第一个结果、第二个结果或者多个边界值中的第五个值这三者中的最小值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J格里格瓦尔特，詹姆斯M西比格特罗斯，詹姆斯L布罗斯吉尼，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]