Вычислительная система

 

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая m цифровых вычислительных машин, систему связи и централизованное устройство управления, о т л и -: чающаяся тем, что, с целью улучшения использования оборудования и повьш1ения производительности системы, в нее введены устройство широкоформатной памяти, соединенное с централизованным устройством управления.и распределитель команд, содержам. щий m коммутаторов, (п-1) входов каждого из которых соединены с соответствующей группой выходных шин устойства широкоформатной памяти, а выходы соединены с управляющими входами соответствующих машин системы, и m дешифраторов номера слова, выход каждого из которых соединен с соответствующим управляющим входом коммутатора, а входы подключены к.выходам Соответствующих m регистров номера слова, входы которых соединены с выходами централизованного устройства управления.Э /О)

ч4снаР ( л

ССЮЭ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (!!) (1)4 06 F 15 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1483077/18-24 (22) 15.10 ° 70 (46) 30.12.88. Бюл.У 48 (72) M.À.Карцев и Л.Я.Миллер (53) 681.323(088.8) (54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая m цифровых вычислительных машин, систему связи и централизованное устройство управления, о т л и — . ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения использования оборудования и повышения производительности системы, в нее введены устройство широкоформатной памяти, соединенное с централизованным устройством управления, и распределитель команд, содержа щий m коммутаторов, (n-1) входов каждого из которых соединены с соответствующей группой выходных шин устойства широкоформатной памяти, а выходы соединены с управляющими входами соответствующих машин системы, и m дешифраторов номера слова, выход каждого из которых соединен с соответствующим управляющим входом коммутатора, а входы подключены к.выходам соответствующих m регистров номера слова, входы которых соединены с выходами централизованного устройства управления.

362578

Известны вычислительные системы, содержащие цифровые вычислительные машины (элементарные машины), систему связи и централизованное устройство управления. Известны также вычислительные системы, в которых функции централизованного управления могут выполнять все или несколько элементарных машин системы.

Преимущество вычислительных систем с централизованным устройством управления состоит в том, что: — программа работы всех машин системы может задаваться с помощью од- 15 ного общего потока команд, что экономит память программ; — благодаря централизованному управлению памятью для чтения команд, а также для чтения и записи операндов 2О и результатов, управления каждой элементарной машины может быть существенно упрощено.

Р

Недостатком таких вычислительных систем является плохое использование оборудования системы, когда при распараллеливании вычислений на разных группах элементарных машин или на отдельных машинах необходимо выполнять разные операции.

Преодоление этого недостатка, на первый взгляд, состоит в использовании в вычислительной системе в качестве элементарных машин — универсальных вычислительных машин. Такая вычислительная система позволяет каж- 35 дой машине работать по своей независимой программе, причем любая из машин или хотя бы одна машина системы должна иметь воэможность выполнять функции централизованного управления, что позволяет задать общий поток команд для всех или части машин сис" темы. Эта вычислительная система позволяет на разных машинах или на разных, группах машин выполнять нужные операции.

К недостаткам такой системы нужно отнести: — высокую стоимость устройства управления каждой элементарной маши11 ll „50 ны ". — невозможность задания разных кодов операций для разных групп "элементарных" машин в режиме централизованного управления всей или частью системы.

Последний недостаток является общим для известных вычислительных систем; причем в обоих случаях он приводит к снижению загрузки и производительности системы.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение использования оборудования системы и повышение ее производительности путем распараллеливания выполнения различных операций в режиме централизованного управления.

Предлагаемая вычислительная система отличается от известных тем, что в нее введены устройство широкоформатной памяти и распределитель команд, содержащий m коммутаторов, на (n-1) вход каждого из которых подана (n-1) группа выходных шин устрой"тва широкоформатной памяти, а выходы соединены с управляющими входами m соответствующих элементарных машин системы, m дешифраторов номера слова, выход каждого из которых присоединен к соответствующим управляющим входам коммутаторов, а на входы поданы выходы соответствующих m регистров номера слова, входы которых, в свою очередь, присоединены к выходам централизованного управления.

Блок-схема предлагаемой вычислительной системы приведена на чертеже.

Вычислительная система состоит из

m элементарных машин системы связи 2, централизованного устройства управления 3, устройства 4 широкоформатной памяти, распределителя команд 5.

Элементарные машины 1 и система связи 2 могут быть сконструированы любым известным способом в зависимости от назначения системы.

Централизованное устройство управления 3 служит для формирования последовательности адресов, управляющих чтением команд из устройства 4 широкоформатной памяти, преобразования индексных регистров и выполнения других операций центрального управления в соответствии с требованиями системы. Шины 6 служат для подачи управляющих сигналов и адреса от централизованного устройства управления к управляющим входам устройства 4 широкоформатной памяти.

Из широкоформатной памяти за одно обращение прочитывается массив в п слов, которым на выходе памяти соответствуют и групп выходных шин 7, позиционно упорядоченных слева направо

578

Составитель

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Ходанич Корректор Г,Решетник

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7103

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 362 и пронумерованных на чертежах от 0 до до (n-1).

Все п групп выходных шин 7 подаются на входы централизованного устройства управления 3, а (n-1) групп выходных шин, пронумерованных на чертеже от 1 до (п-1), — на входы распределителя команд 5, Распределитель команд содержит m коммутаторов 8, m дешифраторов 9 номера слова, m регистров 10 номера слова, На информационные входы коммутаторов 8 подана (n-1) группа выходных шин 7 устройства 4 широкоформатной памяти, а на управляющие входы — выходы 11 дешифраторов 9 номера слова, на входы которых в свою очередь, поданы выходы 12 соответствующих регистров 10 номера слова. Выходы 13 централизованного устройства управления

3 соединены со входами регистров 10 номера слова.

Предлагаемая вычислительная система работает следующим образом.

Предполагается, что команды, хранящиеся в устройстве 4 широкоформатной памяти, имеют переменный формат.

Дискрет формата команды равен дискрету памяти, то есть одному слову.

Формат памяти элементарный машины равен также одному слову, такой же формат имеет команда элементарной машины. Максимальный формат команды, хранящийся в широкоформатной памяти, предлагается равным и слов.

Левое крайнее слово команды (группа шин О) управляет операциями централизованного управления. Это слово, кроме указаний о коде операции централизованного устройства управления

3, может содержать адрес для обращения к оперативной памяти централизованного устройства управления, если она входит в его состав, указания Об индексации этого адреса и т.д. и обязательно — указания о формате команды °

Эта величина суммируется с предыдущим значением начального адреса массива слов команды, в результате чего образуется начальный адрес мас-. сива слов следующей команды, Одна иэ операций централизованного устройства управления 3 служит для засылки и преобразования содержимого . регистров 10 номера слова.

Остальные слова команды содержат коды операций, которые должны выполнять одна или несколько элементарных машин 1. При этом в соответствующий регистр 10 номера слова с помощью описанной выше операции заносится номер слова команды, под управлением которой должна работать данная элементарная машины 1. Дешифратор 9 номера слова расшифровывает код номера слова и формирует на своих выходах

11 сигнал, разрешающий пройти соответствующему слогу на выходы 14 коммутатора 8.

В системе можно организовать (n-1) произвольных групп элементарных машин 1, выполняющих на каждом шаге работы машины разные операции. При этом для полного распараллеливания нужно

30 Выполнить ОднО из дВух услоВий (n-I) = к, где к — количество команд из набора команд элементарных машин, подлежащих распараллеливанию в режиме централизованного управления, либо (п-1) = m, где m — количество элемен35 тарных машин в системе. С помощью описанной вьппе операции возможна динамическая перестройка состава групп.

Указания, поступающие по шинам 14

4р В кажДую элементарную машину 1 могут содержать команды, макрокоманды операции преобразования индикаторов системы прерывания, команды синхронизации (обобщенного безусловного перехода), команды изменения режима (нап45 ример команда перехода из режима централизованного управления в режим местного управления и обратно) и т.д.