Устройство для управления в многопроцессорной вычислительной системе

)М, Кл,е С 06 Г 9/06 О 06 Г 15/1 явк с присоединением Государственный комитет Воаата Кинистроа СССР по делам изобретений и открытий, Н. Е. Емельянов,дан, В. Т. Лысиков,Е Ф 2) Авторы :изобретен ков, Е. А. Диниц ичев, А. А, Лфа М амяти сформиров онному выходублока яюшийв и кома блока с нных блок ход которого черед соединен с управязи с устройств о В, Л. Арлазаров, А, С. ВаН, А. Власенко, А, Ф, ВоВ. Д. Зенкин, В. И, Кузь Изобретение относится к области вычислйтельной техники и может быть использовано при построении многопроцессорных выислительныхх систем,Известны устройства для управления вмнсапроцессорной вычислительной системе,сод:.;,-жашие блок анализа команд перехода,блок памяти сформированных команд, блокобщих регистров, первый выход которого соединен с первым информационным выходом 10,устройства, блок распараллеливания, соединейньтйс блоком памяти сформированных кс 1 ЭМанд, первый инфОрмационный выход которовго соединен со вторым информационным вы"ходом устройства, адресный выход соединен 15с первым входом блока общих регистров, блокпоиска адреса операнда, включенный между адресньщ входом устройства и адресным входом ,блока памяти сформированных команд, блоксвязч с устройством обработки, информационный 20вход которого подключен ко второму информаци 2работки, выход которого соединен с третьим информационным выходом устройства, сумматор, первыйвход которого подключен ко вто рому выходу блока обших регистров, блок формирования адреса команды, вход которого соединен с адресным выходом блока памяти сформированных команд, блок памяти необработанных команд, вход признака кото рого подключен к выходу блока анализа команд перехода а управляющий выходсоединен с управляющим входом блока памяти сформированных команд, блок формирования адресов операндов, адресный выход и информационный вход которого соединены соответственно с адресным входом и информационным выходом блока памяти необработанных команд, а информационный выход соединен со вторым входом сумматора, первым входом блока общих регистров и первым информационным входом блока памяти сформированных команд, и блок связи с эапоминаю- ШИМ УСтРОйотВОМ, аДРЕСНЫй ВЫХОД, ПЕРВЫЙ информационный вход и первый информацион-ный выход которого соединены соответствен. ВО с адрес,ным выходом, информационнымВХОДОМ И ЧЕтВЕРтЫМ ИифоРМаЦИОННЫМВЫХОв% дом устройства, первый адресный жод подключен к выходу блока формирования адреса команды и адресному вьйоду блока памяти сформиромнных команд, а второй информационный;выход соединен сО втОрым ВхОдом блока общих регистров, третьим Входом сум матора и информационными Входами бпока необработанных команд и бпока анализа команд перехода. 36Недостатком известных устройств являеъ ся, низкое быстродействие при обработке Йассивов информации.Для повышения быстродействия при обработке массивов информации предлагаемое усаройство содержит блок стековой йамятй йомеров массивов, блок. Обработки,паспоргов . ,массивов, первые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входомблока стековой памяти номеров массивов, 26 второй вход подключен к выходу сумматора, . второй выход соединен с четвертым входом сумматора, вторым адресным Входом блока связи с запоминающим устройдгвом и вторым. адресным входом блока памяти сформиромв-"5 ных команд, блок паспортов массивов, информационный выход которого соединен с третьим входом блока обработки паспортов маосивов и вторым информационным входом блока связи с запоминающим устройством, вход З 6 подключен к информационному выходу баока формирования адресов операндов, а два информационных входа. соединены соответственно с третьим выходом бпока обработки пас- портов массивов и вторьвф информационным Зф выходом блока связи с запоминакецим усл- ройством.На чертеже дана блок-схема описываемого устройства.46Устройство содержит блок 1 связи с за поминающим устройством, блок 2 памяти в обработанных команд, блок 3 формирования адреса команды, блок 4 формиромиия адресов операндов, блок 5 памяти сформиромнных .команд, сумматор 6, блок 7 общих регистров, блок 8 паспортов массивов, блок 9 обработ ,кипаспортов массивов, бпок 10 стековой паммги номеров массивов, бпок.11 распараллеливания, блок 12 связи с устройством обработки, блок 13 распределения команд, блок 14 поиска адреса операнда и блок 15 анализа команд перехода. 16-19 - информационные выходы устройства, 20 - адресный вход устройства, 21 - информационньй вход устройства, 22 - адресный выход устройства.Устройство работает следующим образом.Вся информация операнды н команды/ представляется в виде массивов. Массивы делятся на четыре типа: системные массивы - все открытые массивы имеющиеся в данный момент в вычи:. лительной системе как доступные задаче, которую ведет данное устройство управления, так и не доступные),их порядка 21;процессорные массивычасп системных массивов, доступных данной задаче, их порядка 2оперативные массивы - часть процессор ных массивов, оперативно используемых задачей, паспорга которых .хранятся в устройстве управления программный массив, массив константы и 31 рабочий массив),.массйвы массивов - массивы паспортовпроцессорных массивов, их количество равночислу задач в системе.Паспорта массивов, хранящиеся в устройстве управления, содержат следующие поляданных;Р - режим доступа данного массива "считывание" и "запись, только считывание",только "считывание команды);И - номер массива в системе системныйномер);признаки, указывающие: имеет лиданный массив структуру, весь ли он доступенданной задаче или только частично, является ли данная задача единственным пользователем данногомассива;И,. - номер текущего байта 1,предыдущееобращение к массиву оканчивалось й-1тббайтом);В длина элемента массива;Ь - количество байтов от начала элемента до текущего байта,В адресной части команды указываетсяпрограмма формирования адресов. Эта программа задается в виде последовательностизаписей, каждая из которых имеет длинуодин или два байта. Первые три разряда записи определяют тип модификации всего 8чодификаций). Тип модификации определяетдлину записи 1,один или два байта), указымет на то, будет ли после данной записипродолжаться программа формирования адреса, на способ формирования адреса, а такжена назначение адреса - является ли адрес:непосредственным операндом, номером общего регистра, номером элемента программногомассива, номером элемента, рабочего илипроцессорного массива.При этом номер элемента программного,рабочего и процессорного массивов в зависимости от тогоимеет ли соответствующиймассив структуру, может б 1 ь абсолютнымили относительным. Относя ;ный номерадресует элемент относительно текущего байта, номер которого указан в паспорте массива.1525092 6записи номер Й 2 записываегся В блок 10- стековойпамяти номеров массивов, а в блок 4 формирования адресов операндов передается третья запись. Код модификации тРЕтЬЕЙ ЗаПИСИ УКаЗЫВаЕт На то, Чттс СЛЕДУющие 5 разрядов этой, записи я 1 яются номером регистра в блоке 7 общих регистров.По данному номеру Осуществляется передача сумматор 6. Дьа определения второй величины, участвуюшей в формировании номераэлемента, производится считывание и расшиф,оставшиеся 5 разрядов являются непосредСтвенным операндом, Этот операндпередает-ся в сумматор 6, где складывается с содержимым регистра в блоке 7 общих регистров,Полученный результат является номером элемента, Этот номер необходимо преобразоватьв номер байта, путем умножения номера элемента на его длину, Для этого из блока 10стековой памяти номеров массивов считывается номер И 2, который через блок 9 о 6 работки паспортов массивов передается вблок 8 паспортов массивов, ПО данному номеру считывается паспорт массива, которыйзаписывается в блок 9 обработки паспортов массивов. Длина передается в сумматор1где производится умноженле номера элемента на его длину. Затем в зависимости От того, имеет ли массив структуру признак впаспорте), производится или не производитсясуммирование полученного номера байта с номером текущего байта, указанного в паспор,те. Таким образом получается окончательно сформированный адрес байта, который передается в блок 9 обработки паспортов массивов.В блоке обработки паспортов массивов производится проверка - не находится ли данный адрес за границами области доступной данной задаче.Кроме того, все промежуточные адреса проверяются в процессе формирования исполнительного адреса на корректность. Для этого каждый промежуточный адрес, (номер регистра или адрес ячейки памяти) подается в блок 5 памяти сформированных команд, где производится проверка, нв .является ли данный промежуточный адрес номером регистра .или адресом ячейки памяти, содержимое которых изменяется,командамн, находящимися в стадии выполнения, В противном случае номер байта вместе с длиной и системным номером массива передается в блок 1 связи , с запоминающим устройством,Номер элемента может образовыватьсякак сумма двух или более величин, адресалотормл ввпевлон поотрвммой, олепуквпейза соответствующей записью.Таким образом, формирование и использо, 5ввнив иополннтельного впреов может бытькак очень простым 5 цервой записи указыВеется исполнительный адрес и его назначе-ние; непосредственный операнд, номер обще содержимого соответствующего регистра вго регистра, номер элемента программного 10массива или массива констант), так и сложпэ 1 м с рекурсивным и цессом О Ванияадресов величин, участвующих в вычислении ровка четве ой записи. Код модификацииокончательного адреса. В качестве величин, код 2) этой записи указывает на то, чтоучаствующих в формировании адреса, могутиспользоваться непосредственные операнды,содержимое регистров блока Общих регисъ - 7ров, элементы массивов,Окончательно сформированный исполнительный адрес, передаваемый в запомийающее 20усгройство, содержит:поле номера массива в системе (системный номер) - М,МСт 6поле номера байта, начиная с которогохранится требуемая информация - Й , Иполе длины (в байтах) требуемой информации - 3Рассмотрим процесс формирования испол.ельного адреса, Пусть программа формидания, считанная в блок памяти необрабо ЗО:ридцать два разряда, в которые занесеныследующие данные: в первых трех разрядахкол 5, в следующих пяти разрядахномер1, и заалев соответственнО 3 - код 6, 5 - ЗЬЦ , 3код 1, 5 - М 1, 3 - код 2, 5; т,ровня запись считывается в блокфорцирования адресов операндов, в котором расрифровывается: тип модификации. Тип моди 0фикации (код 5) указывает на то, что операндом является элемент массива, паспорт1кОторого В блоке 8 паспортоВ массиВОВ имевег номер й 1, а номер элемента определяется программой, следующей за первой за 46лисью. Номер И 1 из блока 8 паспоргов мас-сивов через блок 9 Обработки паспортов мас- .сивов записывается в блок 10 стековой памя- ти номеров массивов, Для формирования номера элемента в блок 4 формирования адресов 30Оцерандов передается следующая записй, Кодмоднфнкации код 6) этой записи указываетна тс что необходимо взять элемент масс- во паспорт которого имеет номер К 2, а номер юемента определяется суммированием ббц:.у:и. Величин, Первая из Этих величин Определяетгя трейьей записью, а вторая - прогРВМ о"бйСЛВДУЮШЕй За тРЕтЬЕИ ЗаПИСЬЮ,Гакиьб Образом, после расшифровки второйЙнформация, считанная из запоминающего устройства (на чертеже не показано) и парепаваамая в сумматор 6,явпяется номером элемента массива, паспорт которого хранится, в блоке 8 паспортов массивов по номеру И 1. 0 Номер Й 1 иэ блока 10 стековой памяти номеров массивов через блок 9 обработки паспортов массивов передается в блок 8 па ,портов массивов. Далее аналогично описан-, ному формируется исполнительный адрес опе ранда , который передается из блока 9 обработки паспортов массивов не в блок 1, а в блок 5 памяти сформированных команд, Исполнительный адрес операнда хранится в бло ке 5 памяти сформированных команд до тех; 5 пор, пока из устройства обработки на чер-, ;теже не показано) в блок 14 поиска адресаоперанда не придет. запрос на операнд.После прихода этого запроса адрес операнда передается иэ блока 5 памяти сфор мированных команд в блок 1 связи с эапоминакацим устройством.Более простое формирование исполнитель,О . ного операнда является частным случаем описанного процесса. Например, если первая 20 запись указывает на то, что операндом является содержимое регистра (код модификации равен 1), то номер этого регистра записывается в блок 5 памяти сформированных команд. 30Аналогично, если код модификации первой записи указывает на непосредственный опе ранд, то оставшиеся разряды записи переписываются в блок 5 памяти сформированных команд. В этих случаях при приходе запро- Зб са на адрес операнда из устройства выдаеэся сам операнд (содержимое регистра или непосредственный операнд).Возможен также случай использования элемента процессорного массива, паспоута40 которого нет в блоке 8 паспоргов массивов (эпозодическое обращение к отдельным проа цессорным массивам/. В программе формирования адресов в эгон случае указываются номер требуемого элемента и процессорный 45 ,номер массива. В блоке 8 паспортов массивов хранится системный номер массива массивов данной задачи (массива паспорта всех процессорных массивов) и длина его ,элементов. Умножая процессорный номер требуемого массива на длину, можно пбл- чить номер байта в массиве массивов,. начиная с которого лежит паспорт требуемого процессорного массива. Полученный номер байта объединяется с.длиной и системЯ ным номером массивов и выдаегся в блок 1. По этому адресу считывается паспорт требуемого процессорного массива, который записывается в специальные регистры (наФормула изобретенияУстройство для управления в многопроцессорной вычислительной системе, содер жащее блок анализа команд перехода, блок памяти сформированных. команд, блок обших регистров, первый выход которого соединен с первым информационным выходом устройства, блок распараллеливания, соединенный с блоком памяти сформированных команд, первый информационный выход которого соединен со вторым информационным выходом устройства, адресный выход соединен с первым входом блока общих ре гистров, блок поиска адреса операнда, включенный между адресным входом устройства и адресным жодом блока памяти сформированных команд, бпок сВязи с устройствомотки, информационный вход которого ючен ко второму информационному вы блока памяти сформированных команд, управляющий выход которого через блок расдределения команд соединен с управляющим входом блока связи с устройством обработки выход которого соединен с третьим информационным выходом устройства, сумматор, первьй вход которого подключен ко второму выходу блока общих регистров, блок формированияадреса командывход которого соединен с адресным выходом блока памяти сформированных команд, блок памяти необработанных команд, вход признака которого подключен к выходу блока анализа команд перехода, а управляющий выход соединен с управляющим входом блока памяти сформированных команд, блок формирования адресов операндов, адресный выход и информационный вход которого соединены соотвегственно с адресным входом и информационным выходом бл ка памяти необработанных команд, а информационный выход соединен со вторым входом сумматора, первым входом блока общих регистров и первым информационным входом блока памяти сформированных команд, и блок связи с запоминаю- щим устройством, адресный выход, первый информационный Вход и первый информационный выход которого соединены соответственно с адресным Выходом, информационным входом и четвертым информациошь 1 м выхотдом устройства, первый адресный вход подключен к выходу блока формирования адреса команды и адресному выходу блока памяти обраб подкл ходу о чертеже не показаны) блоха паспортов мас- - сивов. Далее по считанному паспорту и но меру требуемого элемента формируется аналогично описанному окончательный адрес требуемой информации.л52509210сформированных команд, а второй информа-вторым адресным входом блока связи с запо : иконный выход соадинен со вторым входом минакиним устройством и вторым адресным;йРдока обынх регистров, третьим входом сум щодом биска намети ми савиных команд; матора и информационнымй входами блока блок паспортов массивов, информационный необработанных команд и блока анализа ко- выход которого соединен с третьим входом манд перехода, о т л и ч а ю щ е е с я блока обработки паспортов массивов и втотем, что, с целью повышения быстродействия, рым информационным входом блока связи с при обработке массивов информации, оно созапоминающим устройством, вход подключен держит блок стековой памяти номеров мао-к информационному выходу блока формирова сизов, блок обработки паспортов массивов, 1 ния адресов операндов, а два информадион первые вход и.выход которого соединены со ных входа соединены соответственно с трь- .ответственно с выходом и входом блока сте- тьим выходом блока обработки паспортов жующей памяти номеров массивов второй вход массивов и вторым информационным вихс- подключен к выходу сумматора, второй вы, дом блока связи с запоминающим устройход соединен с четве м входом сумматора, ством.Г Жерменоврейчук СоставитеА. Пейсоченко Техред Н,Корректор Б. Юга 43/58 ЦНИИП Т Государственного ко по делам йзобрет 035 у Москва, Ж 35, ираж 864митета Совета ений н открыт Раушская наб. одписное с 4/ ал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектно