Ячейка однородной вычислительной среды

б"1" Ы пц 767752 ОП И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистических(51)М, Кл,Я 06 Р 7/00 Государственный квмнтет СССР пв делам изобретений и аткрмтнй(72) Автор изобретения А. И. Мишин Институт математики Сибирского отделения АН СССРИзобретение относится к области автоматики, вычислительной техники и кибернетики,Известна ячейка однородной вычисли-тельной срецы, соцержащая вычислительный блок, схему управления ввоцом, схе 5 му управления вывоцом и блок настройки 11.Недостатком ее является низкое быстроцействие, так как согласование (син 10 хронизация) работы элементов осуществляется с помощью операции обобщенного условного перекода, отмечающей готовность к взаимодействию всех элементов среды. Время реализации такого обоб 5 щенного оператора пропорционально числу элементов в системе. Из известньтк устройств наиболее близким техническим решением к изобретению является ячейка однородной вычис лительной среды, соцержащая триггер, блок приема запросов, блок приема ответов, блок передачи запросов, блок пере 2дачи ответов, блок вычисления арифметических функций и блок настройки, первая группа вкодов и первая группа выходов которого соединена с соответствующими выходами и вхоцами блока вычисления арифметическик функций, первый, вто. рой, третий и четвертый выкоцы блока настройки соединены соответственно с первым входом блока передачи ответов, первым входом блока приема запросов, первым входом блока приема ответов, первым входом блока перецачи запросов, выхоц блока приема запросов связан с единичнымвходом первого триггера, нулевой вход которого подключен к пятому выходу блока настройки, единичный выход триггера соединен с первым входом блока настройки и вторым вкодом блока передачи ответов, группа входов блока приема запросов, группа вкодов блока приема ответов и вторая группа входов блока настройки являются входами ячейки, а вторая группа выколов блока настройки, выходы блока перецачи запросов и выходы3 76775 блока перецачи ответов - выходами ячейки (2).Нецостаток ее состоит в том, что только И/2 элементов среды ( И -общее число элементов в системе) при параллельной работе выполняет вычислительные функции, а И /2. элементов - функции буферных регистров, так как в оцин и тот же момент времени толькоИ/2 элементов среды могут быть элементами перецатчиками, а И/2 элементов - приемниками информации ( обработка информации осуществляется после приема), Таким образом, в И/2 элементах среды не попностью используются их вычис. 15 лительные возможности.Цель изобретения - повышение эффективности вычислительной среды, повышение быстродействия.Эта цель достигается тем, что в 20 ячейку введен второй триггер, единичный выхоц которого соединен со вторым вхоцом блока передачи запросов и вторым входом блока настройки, единичный вход второго триггера подключен к шестому 25 выходу блока настройки, а нулевой вход подсоединен через формирователь импульсов к выходу блока приема ответов.Блок настройки содержит первый и второй регистры, формирователи-импуль- З 0 сов, коммутаторы, элемент запрета и регистр настройки, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно первым, третьим и четвертым выходами блока настройки, Четвертый выход 35 регистра настройки соединен с первым входом первого коммутатора, а пятый выход - с первым входом второго коммутатора, выход которого является вторым выходом блока, настройки, Второй вход 40 второго коммутатора соединен со входом первого формирователя импульсов и первйм входом блока настройки, управляющие входы первого и второго регистров- соответственно с выходами первого и 45 второго формирователей импульсов, Информационные входы первого регистра являются второй группой входов блока настройки, выходы первого коммутатора- второй группой выходов блока настройки. 50 Второй вход первого коммутатора подключен к выходу второго регистра, вход второго формирователя импульсов соединен со входом запрета элемента запрета и подключен ко второму входу блока на стройки. Выход элемента запрета соединен с шестым выходом блока настройки., Вход регистра настройкиинформацион 2 4ный вход элемента запрета, пятый выход блока настройки и информационный вход второго регистра являются первой группой входов блока настройки, а выход первого регистра; первый и второй входы блока настройки - первой группой выхо дов блока настройки.Схема устройства представлена на фиг. 1; на фиг, 2 показан вариант вычислительной среды.Устройство содержит (см. фиг. 1) блок 1 приема запросов, блок 2 передачи бтветов, блок 3 приема ответов, блок 4 передачи запросов, формирователь 5импульсов, первый триггер 6, второй триггер 7, блок 8 вычисления арифметических функций, блок 9 настройки. Блок 9 содержит регистр 10 настройки, первый регистр 11, первый формирователь 12 импульсов, второй регистр 13, второй формирователь 14 импульсов, первый коммутатор 15, второй коммутатор 16, элемент 17 запрета. Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока настройки обозначены соответственно позициями 18, 1:9, 20, 21, 22, 23, первый и второй входы блока настройки - 24 и 25, выходы первой группы блока настройки - 26, 27, 28, вхоцы первой группы блока настройки - 29 - 32, вторая группа входов блока настройки - 33, вторая группа выходов блока настройки - 34, группа входов блока приема запросов - 35, группа выходов блока передачи запросов - 36, группа входов блока приема ответов - 37, группа выходов блока передачи ответов - 38,Устройство работает следующим образом,Блок 1 может быть настроен на прием сигналов как от одного или двух сосецних устройств - при реализации одномерных вычислительных систем, так и от трех и более устройств - при объединении результатов, полученных при работе, например, одномерных вычислительных систем.В качестве примера рассмотрим работу блоков 1-4 при реализации одномерных вычислительных систем, напримеркольцевой системы (см. фиг. 2), В этомрежиме работа блока 1 описывается следующим выражением.Х 4 "0131 Ч ОЧЧ ОЪЧЧ 4021 +ЧУоорчааоэчь20 5 7677 где Ц 1-О 5 - сигналы на входах 35;у Ч 6 - сигналы на выходе второгокоммутатора 16, которыйпропускает сигналы, поступающие на его первый вхоцс выхоца регистра 10 настройки, при условии, чтона его втором входе сигнал0", т. е, если триггер 6находится в нулевом состоя- Онии;21 - сигнал на выхоце блока 1.Если через Х - 2 обозначить сигналы на выходах 38, через У - У -сигналы, поступающие на вход блока 25 с выхода регистра 10, а через Ц, сигнал на выходе триггера 6, то работа блока 2 может быть описана следующим образом: 1) -У, 4-ЦУР)Блок 3 реализует следующую функгде. 01- Ь- сигналы на входах 37; 25ч - у - сигналы, поступающие навход блока 3 с выходарегистра 1 0;25 - сигнал на выходе блока 3.Блок 4 выполняет следующие функ6 2 И 7 2 15 8 1 Ь где Ц 5 - сигнал на выходе триггера7;У - У 1 - сигналы, поступающие на14 16вход блока 4 с выходарегистра 10;2 - Хв - сигналы на выходах 36,Первый коммутатор 15 выполняет слецующие функции;40 где Ч - У - сигналы, поступающие на19вход схемы 15 с выхода регистра 10, а С 1сигнал на выходе регистра 13.Второй коммутатор 16 выполняет сле 45 дующие функции Ч 4 = Х 5(1 ф 1,26),. где , сигналы, поступающие на вход1схемы 16 с выхода регистра10;Я- сигнал на выхоце триггера 6;50). - сигналы на выходе кбммутатора.Осйовными режимами функционирования однородной вычислительноя среды являются: настройка; прием инфЬрмации; передача информации; прием и перецача информации.Н а с т р о й к а. В начале работы триггеры 6 и 7 всех ячеек среды устанавли 52, 6вают в нулевое состояние, а блоки 1 всех элементов среды - на прием сигналов по любому из входов 35 посредством записи в регистр 10 соответствующего кода настройки, Настройка среды осуществля ется путем подачи настроечной информа.ции ( один из разрядов входного слова служит цля указания режима настройки) на вход 33 регистра 1 1 и единичного сигнала (запроса) на вхоц 35 блока 1Сигнал запроса проходит на единичный вход триггера 6, так как он находится в нулевом состоянии и переключает его в состояние "1. При переключении триггера 6 в состояние "1" формирователь 12 вырабатывает импульс, посредством которого осуществляется прием информации в регистр 11. Сигнал "1" с выхода триггера 6 поступает также на вхоц 27 блока 8 ( для блока 8 этот сигнал является запросом), и если этот блок готов к приему информации, то запускает его на прием сигналов с выхода регистра 11.После приема и обработки информации блок 8 осуществляет настройку блоков 1, 2, 3, 4, 15 путем записи соответствующего кода в регистр 10, В результате единичный сигнал с выхода триггеоа 6 поступает на выход блока 2 и далее на вход блока 3 того элемента среды, от которого рассматриваемый элемент получил запрос, и переключает его триг гер 7 в нулевое состояние, После этого блок 8 устанавливает триггер 6 в состояние "0" и тем самым разрешает прием очередного слова в регистр 11.П р и е м и н ф о р м а ц и и. Поведение ячейки среды при приеме информации после настройки практически не отличается от описанного за исключением лишь того, что формирование ответа осуществляется сразу после переключения триггера 6 в состояние /1 ", так как блок 2 настроен на реализацию требуемых функций. При поступлении очередного слова на вход регистра 1 1 и запроса на вхоц блока 1 триггер 6 снова переключается в "1". формирователь 12 вырабатывает импульс, с помощью которого осуществляется прием информации в регистр 11. Кроме того, единичный сигнал с выхода триггера 6 проходит на выход 38 и далее поступает на вхоц 37 соседней ячейки среды, от которой ячейка приняла информацию. Формирователь 5 соседнего элементавырабатывает импульс, под действием которого триггер 7 переключается в состояние 0" и тем самым разрешает передачу очередного слова.7 7677Передача информации,Изменение сигнала с "1" на О на входе28 указывает блоку 8, что информация срегистра 13 принята в регистр 11 соседнейячейки и среда может начать передачу оче.редного слова. Для этого блок 8 выстав-,ляет очередное слово на выход 32 и едияичный сигнал на выход 31, под действием которого элемент 17 запрета вырабатывает сигнал "1" и триггер 7 переключается в состояние "1". После переключения триггера в "1" блокируется прохождение сигнала "1" на выход схемы17 запрета, Единичный сигнал с выходатриггера 7 поступает на вход блока 4,а с его выхода - на вход блока 1 соседней ячейки срецы и если ее триггер 6находится в состоянии "О", .т. е. еслипредыдущее слово принято блоком 8, топереключает его в "1". В результате 20очередное слово записывается в регистр11 принимающей ячейки, а блок 2 этойячейки вырабатывает сигнал 1", который поступает на вход блока 3 передающей ячейки и переключает триггер 7 в25состояние "О". Изменение сигнала с "1"на "Оф на входе 28 указывает блоку 8,что ячейка может начать передачу следующего слова.П р и е м й и е р е ц а ч а и н - 30ф о р м а ц и и, С помощью этого режима ,:работы осуществляется параллельный обменинформацией между соседними ячейками,например, кольцевой системы (см. фиг, 2,где кольцевая система показана пунктир- З 5ной линией). Блок 8 принимает информацию в регистр 11, поступающую по информационному входу 33 с информационноговыхода 34 соседней ячейки, передает информацию с регистра 13, поступающего 40в него по входу 32, Передача информации из блока 8 осуществляется по сигналу "О" на выходе 28, появляющемусяпосле установки в фО" триггера 7 сигна.лом по входу 37, аналогично описанному в 45,режиме передачи информации.Прием информации блоком 8 осуществляется по сигналу "1" на выходе 27,появляющемуся при подаче на вход 35сигнала "1", аналогично описанному врежиме приема информации,Таким образом, в среде возможен параллельный обмен информацией по схеме"кажцая ячейка среды - своей соседнейячейке", что увеличивает эффективность увычислительной среды,Формула изобретения1. Ячейка однородной вычислительнойсреды, содержащая триггер, блок приема 52 8запросов, блок приема ответов, блокпередачи запросов, блок передачи ответов,блок вычисления арифметических функций и блок настройки, первая группавходов и первая группа выходов которого соединена соответственно с первойгруппой выходов и первой группой входов блока вычисления арифметическихфункций, первый, второй, третий и четвертый выхоцы блока настройки соецинены соответственно с первым входом блока передачи ответов, первым входом блока приема запросов, первым входом блока приема ответов,первым входом блока передачи запросов, выход блока приема запросов соединен с ециничным входом первого триггера, нулевой вход которого подключен к пятому выходу блока настройки, единичный выход первого триггера соединен с первым входом блока настройки и вторым входом. блока передачи ответов, группа входов блока приемазапросов, группа входов блока приема ответов и вторая группа входов блока настройки являются входами ячейки, а вторая группа выходов блока настройки, выхоцы блока перецачи запросов и выкоды блока передачи ответов являются выходами ячейки, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что с целью повышениябыстродействия, в ячейку введен второй триггер, ециничный выход которого соединен со вторым входом блока передачизапросов и вторым входом блока настройки, единичный вход второго триггераподключен к шестому выходу блока настройки, а нулевой вход подсоединен через формирователь импульсов к выходублока приема ответов. 2. Ячейка по п. 1, отличающ а я с я тем, что блок настройки содержит первый и второй регистры, формирователи импульсов, коммутаторы, элемент запрета, регистр настройки, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно первым, третьим и четвертым выхэдами блока настройки, четвертый выход регистра настройки соединен с первым входом первого коммутатора, а пятый выход - с первым входом второго коммутатора, выход которого является вторым выходом блока настройки, второй вход второго коммутатора соединен со входом первого формирователя импульсов и с первым входом блока настройки, управляющие входы первого и второго регистров соединены соот ветственйо с выходами первого и вторяСоставитель Е.ехред М.Рейвес ревКорректор В. Редакто ова Подписноеитета СССРкрытийнабд, 4/5 196/45 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва, 7 Тираарствобрет-35 а ного ко ий и от аушская ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 9 767 го формирователей импульсов, информа- ционные входы первого регистра являются второй группой входов блока настройки, выходы первого коммутатора являются второй группой выходов блока настройки, а второй вход первого коммутатора подключен к выходу второго регистра, вход второго формирователя импульсов соединен со входом запрета элемента запрета и подключен ко второму входу блока настройки, выход элемента запрета соединен с шестым выходом блока настройки, вход регистра настройки, информационный вход элемента запрета, пятый выход блока настройки и информационный вход второго регистра являются первой 752 10группой входов блока настройки, а выход первого регистра, первый и второй входы блока настройки являются первой группой выходов блока настройки.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Евреинов Э, В. и Косарев Ю. Г. Однородные универсальные вычислитель 1 О ные системы высокой производительности,"Наука", Новосибирск, 1966, стр. 117127, рис. 28, 29, 30, 31. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке М 2503997/18-24/ 1 /098763, кл. З 06 Р 7/00,04.07.77 (прототип).