Вычислительная система

)4 06 Г 15 16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА,содержащая ш цифровых вычислительныхмашин, систему связи и централизованное устройство управления, о т л и - .ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюулучшения использования оборудованияи повышения производительности системы, в нее введены устройство широкоформатной памяти, соединенное с централизованным устройством управления,и распределитель команд, содержащий в коммутаторов, (и) входов каждого из которых соединены с соответствующей группой выходных шин устойства широкоформатной памяти, а выходы соединены с управляющими входамисоответствующих машин системы, и шдешифраторов номера слова, выход каждого из которых соединен с соответствующим управляющим входом коммутатора, а входы подключены к.выходамсоответствующих ш регистров номераслова, входы которых соединены с выходами централизованного устройствауправления.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 ного общего потока команд, что экономит память программ;- благодаря централизованному управлению памятью для чтения команд, а также для чтения и записи операндов 2 О и результатов, управления каждой элементарной машины может быть существенно упрощено.РНедостатком 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 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 маши"11 11 50 ны у- 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 ш коммутаторов, на (и) вход каждого из которых подана (и) группа выходных шин устройства широкоформатной памяти, а выходы соединены с управляющими входами ш соответствующих элементарных машин системы, щ дешифраторов номера слова, выход каждого из которых присоединен к соответствующим управляющим входам коммутаторов, а на входы поданы выходы соответствующих ш 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 ш элементарных машин 1, 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 направо578 СоставительРедактор Н.Сильнягина Техред М,Ходанич Корректор Г,Решетник Тираж 704 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7103 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 362и пронумерованных на чертежах от 0 додо (п),Все п групп выходных шин 7 подают"ся на входы централизованного устройства управления 3, а (и) групп выходных шин, пронумерованных на чертеже от 1 до (п), - на входы распределителя команд 5,Распределитель команд содержит шкоммутаторов 8,ш дешифраторов 9 номера слова, ш регистров 10 номера слова, На информационные входы коммутаторов 8 подана (и) группа выходныхшин 7 устройства 4 широкоформатнойпамяти, а на управляющие входы - выходы 11 дешифраторов 9 номера слова,на входы которых в свою очередь, пода.ны выходы 12 соответствующих регистров 10 номера слова. Выходы 13 централизованного устройства управления3 соединены со входами регистров 10номера 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 машиныравен также одному слову, такой жеформат 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 управления3, может содержать адрес для обращения к оперативной памяти централизованного устройства управления, еслиона входит в его состав, указания Обиндексации этого адреса и т.д. и обязательно - указания о формате команды е Эта величина суммируется с преды"душим значением начального адресамассива слов команды, в результатечего образуется начальный адрес мас-.сива слов следующей команды,Одна иэ операций централизованного устройства управления 3 служит длязасылки и преобразования содержимогорегистров 10 номера слова.Остальные слова команды содержаткоды операций, которые должны выполнять одна или несколько элементарныхмашин 1. При этом в соответствующийрегистр 10 номера слова с помощьюописанной выше операции заносится номер слова команды, под управлениемкоторой должна работать данная элементарная машины 1, Дешифратор 9 номера слова расшифровывает код номераслова и формирует на своих выходах11 сигнал, разрешающий пройти соответствующему слогу на выходы 14 коммутатора 8.В системе можно организовать (и)произвольных групп элементарных машин 1, выполняющих на каждом шаге работы машины разные операции. При этомдля полного распараллеливания нужно30 Выполнить Одно из дВух услоВий(и) = к, где к - количество командиз набора команд элементарных машин,подлежащих распараллеливанию в режимецентрализованного управления, либо(и) = ш, где ш - количество элемен 35тарных машин в системе. С помощьюописанной вьппе операции возможна динамическая перестройка состава групп.Указания, поступающие по шинам 14в каждую элементарную машину 1, могутсодержать команды, макрокоманды операции преобразования индикаторов системы прерывания, команды синхронизации (обобщенного безусловного перехода), команды изменения режима (нап 45ример команда перехода из режима централизованного управления в режимместного управления и обратно) и т.д.