Комбинированная вычислительная система

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь. зовано для моделирования сложных динамических процессов управления движением объектов в реальном масштабе времени и решения различных научнотехнических задач (математической физики, оптимального управления и т. д.).По основному двтсв, 8 3033 из0 вестна комбинированная вычислительная система, содержащая решающие блоки, блоки памяти чисел, кодов управления, кодов настройки, коммутатор, блок управления, цифровую вычислительную машину (ЦВМ) с соответствуюоцими взаимосвязями 33.Недостатком известного устройства является относительно низкое быстродействие, заключаоцееся в том, что цифровая вычислительная машина непосредственно подключается к блоку памяти чисел. Это приводит к тому, что комбинированную вычислительную систему нельзя использовать для решения некоторого класса задач, связанного с непрерывным управлением быстродействующими процессами или движением объектов, так как на время смены информации необходимо останавливать ход вычислений в решаоцих блоках, потому что одни и те:же ячейки блока памяти чисел используются в качестве регистров сдвига в режиме решения и в качестве регистров для приемавыдачи) параллельными кодами информационных слов в режиме обмена.Цель изобретения заключается в повышении быстродействия комбинированной вычислительной системы.Поставленная цель достигается тем, что комбинированная вычислительная система содержит два буферны блока памяти, адресные входы которых соединены с адресным выходом цифровой вычислительной машины, информационный выход которой подключен к информационному входу второго буферного блока3 92077 памяти, выход которого соединен с информационным входом блока памяти чисел, информационный выход которого соединен с информационным входом первого буферного блока памяти, выход которОго соединен с информационным входом ЦВМ. управляющие входы первого и второго буферных блоков памяти соединены с соответст вующим выходом блока управления. 10Введение буферных блоков памяти в устройство позволяет повысить быстродействие во-первых, за счет совмещения передачи данных из цифровой вычислительной машины во второй бу ферный блок памяти и передачи данных из решающих блоков в первый буферный блок памяти с процессом вычисления решающих блоков, во-вторых, за счет организации более быстрой передачи данных из второго буферного блока памяти в блок памяти чисел параллельно по словам и параллельно или последовательно по разрядам в процессе обмена информацией цифровой вычислительной машины с решающими блокамиНа чертеже представлена структурная схема комбинированной вычислительной системы.Система содержит цифровую вычислительную машину 1, соединенную ад - ресным выходом 2 и информационными выходом 3 и входом ч с блоками памяти чисел 5, памяти кодов настройки б, памяти кодов управления 7 и с блоком35 коммутации 8, соединенным выходами и входами с информационными входом и выходом каждого решающего блока 9 -9 п, соединенного другими информационными выходом и входом с блоком памяти чи 40 сел 9 и настроечными входами с выходом блока памяти кодов настройки б, блок управления 10, подключенный двухсторонними связями к блокам памяти чисел 5 и памяти кодов управления 7 и управляющими вь 1 ходами к решающим45 блокам 9 -9и цифровой вычислительной машине 1, первый буферный блок памяти 11, информационный вход которого соединен с блоком памяти чисел 5, а выход - с информационным входом 50 ч цифровой вычислительной машины 1, второй буферный блок памяти 12, подключенный информационным выходом к блоку памяти чисел 5 и входом к выходу 3 цифровой вычислительной машины 1, соединенной адресным выходом 2 с первым и вторым буферным блоками , памяти, управляющие выходы 13 блока 8 4управления 8, кроме того, подключены ко всем блокам памяти 5, б, 7, 11 и 12 и блоку коммутации 8,Комбинированная вычислительная система в зависимости от класса решаемых задач работает в следующих основных режимах; последовательном, параллельном и одиночном.Последовательный режим работы характеризуется последовательной во времени работой цифровой вычислительной машины 1 и решающих блоков 9, -9 т, Этот режим работы вычислительной системы встречается при решении задач оптимального управления и математической физики, в которых решающие блоки используются в качестве структурной подпрограммы цифровой вычислительной машины для быстрого решения систем алгебраических ( дифференциальных ) уравнений.Для этого режима работы наиболее быстродействующей является организация передачи числовых данных из циф-ровой вычислительной машины 1 (и наоборот) непосредственно в блок памяти чисел 1, так как результаты, полученные процессором цифровой вычислительной машины и являющиеся начальными значениями для решанйцих блоков, отсылаются в блок памяти чисел 5, который благодаря своему подключению к адресным и информационным шинам цифровой вычислительной машины составляет некоторую часть ее оперативной памяти.Параллельный режим работы комбинированной вычислительной системы выполняется при одновременной работе цифровой вычислительной машины и решающих блоков, например, при моделированйи сложных динамических систем.Одиночный режим работы системы заключается в выполнении операций вычи. слений только решающими блоками 9 - 9 к, а цифровая вычислительная машина 1 осуществляет вывод управляющих и информационных слов в решающие блоки по сигналам прерывания, сформированным блоком управления 1 О. Этот режим работы встречается при программном управлении движением объектов по заранее известной траектории (программе).Для последних двух режимов работы наиболее быстродействующей является организация передачи данных между цифровой вычислительной машиной и решающими блоками через первый 11 и5 92077 второй 12 буферные блоки памяти. За счет совмещения передачи чисел иэ цифровой вычислительной машины во второй буферный блок памяти 12 и из решающих блоков в первый буферный блок памяти 11 с процессом вычисления решающих блоков время ввода числовых данных в решающие блоки определяется временем передачи чисел из второго буферного блока памяти 12 1 о в блок памяти чисел 5. Это время при передаче данных параллельно по словам и параллельно по оазрядам, практически равно времени выполнения одного такта, осуществляющего пере% дачу чисел из второго буферного блока памяти 12 в блок памяти чисел 5, т. е. в этом случае возможно осуществлять смену начальных значений в решающих блоках без останова в них про" щв цесса решения.Рассмотрим некоторые принципы ор" ганизации совместной работы цифровой вычислительной машины и решающих блоков, характерные для трех режимов И работы вычислительной системы.Перед началом работы цифровая вычислительная машина выполняет с помощью команды "Передача" ввод числовой информации, кодов коммутации, кодов Зв настройки и кодов управления соответственно в блок памяти чисел 5, блок коммутации 8, в блоки памяти кодов настройки 6 и памяти кодов управления 7. Каждому типу передаваемой информациф соответствуют коды признака информации, которые передаются в фиксированные ячейки блока памяти 7. В соответст вии с этими кодами признаков блок управления 1 О на выходе 13 формирует сигналы разрешения на ввод информации в соответствующие блоки памяти 5, 6, 7, 11 и 12 и блок коммутации 8, а выбор ячейки в блоках папамяти выполняется с помощью адресных выходов 2 цифровой вычислительной машины. Ввод кодов коммутации, кодов настройки и некоторых кодов управле ния, задающих время решения блоков 94 -9, производится обычно один раз на все время решения задачи, Затем в процессе выполнения программы цифровой вычислительной машиной происходит только смена начальных условий решающих блоков в ячейках блока памятиИ чисел 5. После ввода исходной инфор" мации блок памяти кодов настройки 6 осуществляет настройку каждого решающего блока на выполнение определенной операции (суммирования, интегрирования и т, д., блок коммутации 8 выполняет соединение выходов и входов решающих блоков в соответствии с кодами коммутации, задающими адреса входов решающих блоков, и адресами на адресном выходе 2 цифровой вычис" лительной машины, определяющими адреса выходов решающих блоков.По управляющему слову с кодом признака пуска, переданным цифровой вычислительной машиной в фиксированную ячейку блока памяти кодов управления 7, производится пуск блоков 9 -9 т на решение задачи, При этом цифровая вычислительная машина переключается на выполнение другой программы или находится в режиме ожидания (останов);В процессе работы решающих блоков выполняется одновременный сдвиг в данных ячейках блока памяти чисел 5 тактовыми импульсами блока управления 1 О (каждая ячейка соединена с соответствующим решающим блоком и используеся в качестве регистра сдвига).После останова работы решающих блоков блоком управления 10 вырабатывается сигнал, который прерывает работу цифровой вычислительной машины над выполнением текущей программы или осуществляет пуск ее на продолжение выполнения старой программы, и результаты решения блоков 9-9,т считываются цифровой вычислительной машиной из блока памяти чисел 5 или первого буферного блока памяти 11 в зависимости от режима работы комбинированной вычислительной системы, который также задается цифровой вычислительной машиной, передачей кода в фиксированную ячейку блока памяти, кодов управления 7. В соответствии с этим кодом блок управления 10 разрешает выдачу чисел по одним и тем же адресам или из ячеек буферного блока или блока памяти чисел 5.Кроме того, цифровая вычислительная машина может произвести считывание информации о, состоянии решающих блоков из фиксированных ячеек памяти блока памяти кодов управления 7.Использование первого и второго буферных блоков памяти повышает быстродействие комбинированной вычислительной системы при решении круга задач эа счет организации более быстрой передачи данных между цифровой вычислительной машиной и решающимиКомбинированная вычислительная .система по авт, св. Н 530337, о т л ич а ю щ а я с я там, что, с целью 1 з повышения быстродействия, она содержит два буферных блока памяти, адресные входы которых соединены с адресным выходом цифровой вычислительной Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство. СССР Ю 530337, кл. 6 061/00, 1975 (прототип). 7 920778 8блоками, позволяющей производить сме - машины, информационный выход кс орои ну начальных значений в решающих бло- соединен с информационным входом втоках без останова в них процесса вы- рого буферного блока памяти, выход числения. Это новое качество выгодно которого соединен с инФормационным отличает предлагаемое устройство отвходом блока памяти чисел информаизвестного и приводит к расширению ционный выход которого соединен с инкласса решаемых задач, а следователь- формационным входом первого буферно- но, и сферы применения устройства. го блока памяти, выход которого соединен с информационным входом цифро 10 вой вычислительной машины, управляюформула изобретения щие входы первого и второго буферных920778Составитель И. Хазова Редактор Л. Веселовская Техред В. Харитончик Корректор В, Бутяга Заказ 2347/59Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, В, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4