Ячейка однородной вычислительной среды

(54) ЯЧ НОЙ СРЕД(57) Изобрелительной т пользовано и вычислительн осит ен к вычисыть исднородных хнике и можетри построении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ВТОРСИОМУ СВИДЕП:ПЬСТВ У(56) Авторское свидеУ 691846, кл.С 06 РБачериков Г.И. иконвейерные вычислитры на однородных среИзд-во ФМИ АН У ых структур в качес ячейки структуры, елью изобретенияявляется рас)пирение Функциональныхвозможностей. Ячейка содержит регистры 1,2 команд, счетчик 3, элементыИЛИ 4,5, элементы И 6,7,8, элементНЕ 9, одновибраторы 10,11, мультиплексоры 12,13,14, демультиплексоры15,16,17, дешифратор 18, первый выход 19 дешифратора, арифметико-логический блок 20, коммутаторы 21,22,23, второй выход 24 дешифратора,триггеры 25,26,2728, входы 29 управления вводом фоновой программы 30кода команд, 31 тактовых импульсов,информационнь)е входы 32-35, выход36 кода команды, информационные выходы 37-40 ячейки. Бель достигаетсяэа счет возможности совмещения вычислений и Фонового программирования. 1 илИзобретение относится к вычисли"тельной технике и может быть испольэовано при построении высокопроизводительных процессоров на основе однородных вычислительных сред 1 ОВС).например систолических матричныхпроцессоров.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей за счетсовмещения вычислений с режимом Фонового программирования.На чертеже представлена Функциональная схема ячейки.Ячейка содержит регистры 1 и 2 ко манд, счетчик 3, элементы ИЛИ 4 и 5,элементы И 6 - 8, элемент НЕ 9 одновибраторы 10 и 11, мультиплексоры12 - 14, демультиплексоры 15 - 17дешифратор 18, первый выход 19 де- ",0шифратора, арифметико-логическийблок (АЛБ) 20, коммутаторы 21 ." 23второй выход 24 дешифратора, триггеры 25 - 28, входы 29 управлениявводом фоновой г 1 рограммы, 30 кодакоманд, 31 тактовых импульсов ячейки, информационные входы 32 - 35ячейки, выход 36 кода команд ячейки, информационные выходы 37 - 40ячейки, Блок 41 - операционный ОБ),блок 42 управления (БУ) .Регистр 1 имеет выходы 1,1 кода временного интервала до момента.4 - 1.9 адреса управления мультиплексорами 12 - 14 и демультиплексорами 15 - 7 соответственно. Входы начальной установки и синхронизации не показаны.40Ячейка работает следующим образом,Возможны следующие режимы:непосредственного программированияоперационно-транзитный при возможности Фонового программированияОВС;операционно-транзитный с возможностью динамического перепрограммирования в ходе решения задачи.Режим непосредственного программирования инициируется установлениемединичного сигнала на входе 29, который открывает элемент И 6 для про 55хождения тактовых импульсов на входсинхронизации последовательной записи регистра 2, на последовательныйвисело. :а".1,: - .ый .:,.: 30 поступает программирую 1 цая последовательность и выдается на вь 1 ход 36 в соседнюю ячейку,Единичный сигнал на выходе 29 через элемент НЕ 9 и одновибратор 1 О запрещает параллельную запись,информации в регистрыи 2. Происходит последовательная запись управляющей .,иформации с входа 30 в регистр 2 яееек всех строк ОВГ.После завершения непосредственного программирования ОВС на выходе 29 устанавливается нулевой сигнал, которь 1 й запрещает прохождение тактовых импульсов с входа 3 через элемент И 6 на вход синхронизации последовательной записи информации в регистр 2, что ведет к запрещению программирования ячейки,. а также формирует на одновибраторе 10 импульс, который поступает через элемент ИЛИ 4 и открытый элемент И 7 на входы сйихрони" :"ации параллельной записи соответ.твенно регистров 1 и 2 и меняет соержимое этих регистров местами, что едет к обнулению регистра 2 и занесению в счетчик 3 нулевой информации с поля 1,1 регистра 1 так как он находился в нулевом состоянии.Если нет необходимости в динамическом перепрограммировании ячейки в ходе решения одной задачи, то начинается второй режим Функционирования ОВС - операционно-транзитный при возможности Фонового программирования. Операционнь 1 й блок ячейки функцио нирует согласно управляющей информации, хранящейся в регистре 1, и одновременно с этим может происходить Ьоновая запись управляюшей информации в регистр 2 для следующего -.л ритма аналогично рассмотренному и первом режиме. После завершения очередного программирования ячейки на новый алгоритм устанавливается нулевой уровень сигнала УВП на входе 29 и происходит параллельная пере-аги:ь информации из регистра 1 в регистр и из регистра 2 в регистр 1 после чего ОВС переходит к обработке следующего алгоритма при возможности очередного Фонового программирования, Начало Фонового программированияз случае, если время реал.1 эации алг ритма больше времен.-1 программирова-,Епд 1 Я ", .К Разил 1 1 т1443000 ра 2 заносится кад интервала времен=в , Т до момента завершениянидинамического перепрограммирования,а в поля 2,2-2,9 регистра 2 - управляющая информация, па которой ячейка работает на интервале времениПосле снятия второго едиЕсединичнага сигнала с входа 29 информация р: :отрави 2 меняется местами, в счетчик 3 заносится код интервала времени ЬС, = г, в . 1, и ячейка начинает функционирование в операционно-транзитном режиме по управляющейинформации регистра 1, соатветствуюФщей интервалу времени аЕ, г. в , СЗанесение информации в счетчик 3 инициируется единичным сигналом на выходе элемента ИЛИ 5, который открываетэлемент И 8 для прохождения тактовыхимпульсов с входа 31 на вычитающийвход счетчика 3, Начинается отсчетин-;ервала времени АМ, го, , рпоио 11завершении которого аднавибрат рвырабатывает импульс, который производит перезапись информации из ре"гистра 1 в регистр 2, и наоборот,В счетчик 3 заносится кад временного интервала1 1, ии ячейканачинает Функционировать па управляющей информации регистра 1, соответствующей этому интервалу. По окончании этого интервала происходит очередная перезапись информации в.регистрах 1 и 2, в счетчик 3 заноситсякод .интервала дт,= с в ; г и ячейкафункционирует аналогична рассмотренному выше. времени реализации текущего алгорит ма и времени программирования ОВС, так как окончание программирования инициирует новь;й операционно-транзитный режим. В противном случае операционно-транзитный режим и фоновое программирование начинаются одновременно. Учитывая детерминированность и априорную определенность обработки данных ОВС, процесс поступления данных в ОВС и режим программирования легко синхронизируются при решении даже целого потока задач на ОВС15Сущность операционно-транзитного режима заключается в следующем. Ячейка способна принимать данные с двух иэ четырех информационных входов 32- 35, обрабатывать их в АЛБ 20 и ре эультат передавать на один из четырех информационных выходов 37-40, При необходимости возможна дополнительная за держка на один такт с помощью триггера 26 и коммутатора 23, Однавремен: а с операциями в АЛБ 20 осуществля:ся транзит, т,еприем данных с одного иэ четырех входов 32-35 и передача их без обработки на один из четырех выходов 37-40 с выдержкой на 30 один такт или с задержкой надва такта с помощью триггеров 27 и 28, а также коммутатора 22. АЛБ 20 выполняет набор функций, который определяется исходя из функций ячейки в рамках ОБС.Операционно-транзитный режим с возможностью динамического перепрограммирования Функций в ходе решения задачи заключается в следующем. 40 В случае необходимости динамического изменения Функций ячейки в ходе аешения задачи по,первому установле-ию сигнала на входе 29 в пале 2.1 регистра 2 заносится код интервала времени г., =-, г.; до момента необходимого динамического перепрограммирования, а в поля 2.2-2.9 регистра 2 - управляющая инФормация, по которой ячейка работает на интервал е времени 11 = , в ,. После снятия первого единичного сигнала с входа 29 управляющая информация из регистра 2 переписывается в реги рст 1 а нулевая информация - из регистра 1 в регистр и в2: в счетчик 3, После этого устанавливается втором едини чный сиг 1 егистнал на входе 29 и в поле 2. р Формула изобретения Ячейка однородной вьчислительнойсреды, содержащая три мультиплексора,дешифратор арифметика-логогическийблок, три демультиплексара, три коммутатора, четыре триггера и рпе выйрегистр команд, причем К-й информационный вход ячейки подключен к К-минформационным входам первог , р "ваго втооого и третьего мультиплексоров,(К = 1,2,3,4), выход первого мультиплексора подключен к первому ин"Формационному входу арифметика-логического блока и к первому информационному входу первого коммутатора,управляющийщий вход которого подключенк первому выходу дешифратора, выходпервого коммутатора подключен к информационному входу первого триг143000 Корр ек тор М. Демчик Заказ 6386/чб Тираж 70 ч Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 гера, выход которого соединен с первым информационным входом второгокоммутатора, второй информационныйвход которого соединен с выходомвторого триггера, информационныйвход которого соединен с выходом первого триггера, выход второго коммутатора соединен с информационным вхо.дом первого демультиплексора, К-е вы Оходы первого, второго и третьего демультиплексоров подключены к К-муинформационному выходу ячейки, выход второго мультиплексора соединенс вторым информационным входом арифметико-логического блока и с первыминформационным входом третьего коммутатора, управляющий вход которогоподключен к второму выходу дешифратора, третий выход которого подклю" 20чен к управляющему входу арифметикологического блока, выход третьего .мультиплексора подключен к информационному входу третьего триггера,выход которого соединен с информационным входом второго демультиплексора и с вторым инФормационным вхо-дом третьего коммутатора, выход которого соединен с входом четвертоготриггера, выход которого соединен ЗОс информационным входом третьего демультиплексора, управляющие входыпервого, второго и третьего мультиплексоров, первого, второго и третьего демультиплексоров, вход дешифратора подключены соответственно кпервому, второму и третьему выходамуправления мультиплексорами, первому,второму и третьему выходам управления демультиплексорами и выходу кода щоперации регистра команд, вход тактовых импульсов ячейки подключен ксинхровходам с первого по четвертыйтриггеров и синхровходу арифметикологического блока, выход которого чВподключен к второму информационномувходу первого коммутатора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью Составитель М.СилинРедактор В.Петраш Техред М.Хоцанич расширения функциональных возможностей за счет совмещения вычислений ирежима фонового программирования, внего введены второй регистр команд,элемент НЕ, три элемента И, два одновибратора, счетчик и два элементаИЛИ, причем вход кода команд ячейкиподключен к входу последовательногоприема информации второго регистракоманд, выход которого подключен кинформационному входу первого регистра команд, выход которого подключенк информационному входу второго регистра команд, выход последовательной выдачи информации которого подключен к выходу кода команд ячейки,вход управления вводом Фоновой программы устройства соединен с первымвходом первого элемента И, через элемент НЕ с первым входом второго элемента И и через первый одновибраторс первым входом первого элемента ИЛИвход тактовых импульсов ячейки соединен с первым входом третьего элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен квходу синхронизации последовательнобзаписи информации второго регистракоманд выход кода временного интервала до момента перепрограммированияпервого регистра команд соединен синформационным входом счетчика, выходы счетчика подкЛючены к входам второго элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторым входом третьегоэлемента И и через второй одновибратор с вторым входом первого элементаИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизация параллельной записи первого регистра команд, с вторым входом второго элемента И, и сустановочным входом счетчика, выходвторого элемента И подключен к входусинхронизации параллельной записи ин"Формации второго регистра команд, вь"ход третьего элемента И саеди.-:ен свходом вычитания единицы счетчика,