Вычислительная среда

Союз СоветскнкСоцналнетнческнкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(088.8) Дата опубликования описания 30.06.80(72) Автор изобретения А. И. Мишин Институт математики Сибирского отделения АН СССР(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СРЕДА Изобретение относится к области автоматики, вычислительной техники и кибернетики.Известно устройство вычислительной среды, содержнцее блок настройки и логический блок, настроечный вход которого5 соединен с одним иэ выходов блока настройки, подключенного одним из своих входов к одному из выходов логического блока, остальные входы н выходы логического блока и блока настройки соединены с1 О входами и выходами устройства1Недостатком его является низкое быстродействие при работе в асинхронном режиме.15Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство вычислительной среды, содержащее триггер, блок настройки, блок приема за-. просов, блок передачи запросов, вычислительный блок, вход и выход которого сое 20 динены соответственно с первым выходом и первым входом блока настройки, первая группа выходов которого соединена с груп 2пой входов и блока передачи запросов, вторая группа выходов блока настройки подключена к первой группе входов блокаприема запросов, причем группа входов вьчислительного блока, группа входов блоканастройки и вторая группа входов блокаприема запросов являются входами соответственно первой, второй и третьейгруппы входов среды, а группа выходоввычислительного блока, третья группа выходов блока настройки и группа выходовблока передачи запросов являются выходами соответственно первой, второй итретьей группы выходов среды. Устройство содержит, кроме того, элементы И,ИЛИ 2 .Недостатком его является низкое бьтстродействие,Пель изобретения - повышение быстродействия.Пель достигается тем, что устройствосодержит блок приема ответов, блок передачи ответов, группа входов которого соединена с четвертой группой выходов б,а 7429.26ка цастройки, выходы б,пока передачи От Ветову Явллютсл четвеРтой ГРУппой Выхо"дов среды, Вход блоке передачи Ответовсоеди 1%П с Выходок триггера.; Входом бп"-"ка передачи запросов н с третьим Вход ;.бпока пастройкп, пятая группа выходов1 еоуорого соединена с пзрВОЙ Группой Вхо-дов блока приемо ответов, Вторая группавходов которого являетсл четвертой группой Входов устройства, а выход соедипец 10с первым входом триггуера, второй вход ко торого подключен к выходу блока приемаЗ ВЛРОСОВ,Не фиг. 1 представлена блок-схемаустройво;, на фиг 2 представлен вариан 5вычислительной среды,Устройство содержит блок 1 приемазвлросов, блок 2 передауп 1 запросов, 61 юк3 приема ответов, блок 4 переачи ответов, триггер 5, вычислительный блок 6, убпок 7 пастройеи, третьл группе 8-10входОв устройства, третья группа 1;1-13выходов устройства, четвертая группа 14 16 входов устройстве, четвертая группа17-19 выходов устройства, первая группа 20-22 входов усгройства, первая группа 23-25 выходов устройстве, Вторалгруппа 26-28 входов устройства, Втораягруппе 29-31 выходов устройстве, втораягруппа 32-37 выходов блока настроики,Второй Вход 37 блока астройки, трети".1вход 38 блока пастройкиу пятая группа39 и 40 выходов длока постройки, переел группа 41-43 выходов блоке настройки, четвертая группа 44-49 вьеходовблоке настройки, первый выход 50 блоканастройки, первый вход 51 блока настройки. Устройство работает следуощим образом,БлОк 1 нэстра 1 еьаетсл на прием сгцалов как от одного соседнего устройства(-. - П .: - .: д.1, ". "Р, ЧЗпри раапизадЕИ Зд 1 омеубрэ:.нар .-л 1-11 о"пительных сисем), так и от нескольких1 у стройсте - пр 1 Об ье 1 П 1 еели разу уу - , у; орпопученкьпе при работе одкомембранныхВычис 1 еителькых систем, Р качестве примера рассмотрим работ"е блоков 1:.5 1 Е.,приеме сигна;.ОР о. Одного и евух алемеетов. ,В ато.,".:-жима работа блока 1описьеваетсл спедуюцЕим .;, рэжением:7, =(а.Ла,УМО.,У,) У;Ч(О,й,У,Ы, СМго гО 5 Уд 151 чЪгде Й.-0 - сигналы ца Входах 8-10;Э 55у, у - С 1 егпапь 1 а входах 32-36;- сегнал ка выходе блока 1.Сбозначмзм сиГналы на Выходах 1 1 1 3 у7.-Х сигналы на выходах 41=43Ч у,. у 8 снгап ца вьходе триггера 5, тораеота блока . Выражоетсл следующимОбр 1 1" уБлспе 3 ка своем выходе реализует следуоду 1 у фучхцИОlгде О.у йб - ссгнвпы на входах 14-16,Х 11 УО: сигналы ча Выходах 39 и 40,. К 5сигнал и а выходе блока 2. Блок 4 выпопчлет следующие функции: у- .- 8 у 1 ч 11 р Е у =О Уг Ч Ъ 5Хе =8 У 11116где 8 - сигнал, поступающий на вход блока 4 с Вьхода триггера 5,- чуць- сигналь 1 на выходах 44-49,- - сигналы на выходах 17-19.6В качестве блока 6 используется любоймногофункциональный алемент, удовлетворяющий требованию автономной полноты, и вычислительное устройство, например, цифровая вычислительная машина.Б качестве блока настройки 7 используется, например алемент с переменной структурой настройки,. содержащий два регистра (настроечный и оперативный). В регистр настройки записывается код настройки вычислительного блока, блока настройки, а также код настройки блоков 1,2 и 4, е оперативный регистр предназначен для временного хранения информации., поступающей в него с выходов оперативных регистров соседних алементов и Вьгеоде вычислительного блока,. снов кымэ; е жим ами фу ккциониров ения устройстве Вычпслительцой еды ЯВляютсл. настройка.-, передаче информации, при 1 оэм вцик ретрансляция инфо рм ации 1 В: Ч 11 СЛЕПЕ уГ:жим "настройке" предназначен дллКаЕ 11 э.айх 1 ВЬЧКСЛИТЕЛЬКОй СРЕДЫ На РЕалзадю требуемой вычислительной структуры. При насройке уг 1 ройства в память блока настройки звписывеется код настрорки, задаоцуий требуемую структуру соедтвкекий входов 26-28 с вьходами 2933, настройку вычис 11 ительного блока наВьп 1 Олнекие требуемых фуюсдий, а такжетребуемую структуру соединений входов 8-10 и 14-16 с выходами 11-13 и 1719. едик Ез Вариантов ВычислительнойРежим "вычисление", В комбинирован- ном;ажиме вычисление" могут быть иопользованы режимы "настройка", передача информации, "примем информации", и "ретрансляция информации, вершин, ребери граней производится логическим блоком 6 по информации, поступающей на его входы с выходов логических блоков соседних элементов среды.Вычислительная система, реализованная в среде (см, фиг. 2), содержит ряд одномерных вычислительных подсистем (вертисистемы (фиг, 2). Стрелками показаны только направления пегедачи (приема) информации алементами, По этим же направлениям осуществляется прием "запросов, а по обратным направлениям -У Ф5 передача ответов . При настройке среды в ее устройстве заносятся также исходные данные в программе обработки информации, Кроме того, при настройке средытриггеры 5 всех устройств, образующих10начала цепочек - одномерных вычислительных структур - устанавливаются в "1 (на фиг. 2 ати устройства расположены в нижней строке), а триггеры 5 остальных устройств - в "О". (установка в "1" осуществляется путем выдачи сигнала "1" на каждый из выходов 36 и 37 (см. фиг. 1), а установка в "0" производится сигналом с выхода 40 (см. фиг. 3).Передача инФормации, Если триггер 5 находится в состоянии "1", то блок 6 запускается на обработку информации, поступающей в него с выходов блока 6 соседних устройств, а также с оперативного регистра блока настройки; результат работы записывается в оперативный регистр бло 25 ка настройки, после чего блок настройки выдает единичные сигналы на выходы 41- 43, под действием которых, а также ециничного сигнала с выхоца триггера 5, блок 2 вырабатывает "запросы соседним усч- ройством. Единичные сигналы с выходов блока 2 поступают на входы блоков 1 соседних устройств. Если блок 1 соседнего устройства вырабатывает сигнал "1" при приеме запроса от одного устройства З 5 то триггер 5 устанавливается в 1, Уо.- тановка триггера в "0 осуществляется при условии, что на каждом из входов 14- 16, а также на выходе 39 имеется си 1 нал "1 (см. фиг. 3).40Прием информации. Единичныч сигнал с выхода триггера 5 поступает на вход 38 блока настройки и запускает его на прием информации с выхода того устройсч- ва среды, от которого блок 1 принял "запрос", Информация принимается в оперативный регистр блока настройки, с выходов которого,она поступает в блок 6 для дальнейшей обработки, а результат обработки записывается в оперативный регистр блока настройки. После этого устройство формирует "ответ тому устройству (тем устройством), от которого (которых) он принял информацию (на фиг.2 устройства верхней строки вырабатывают "ответф для двух соседки устройств. а каждый из других устройств - только одному устройству). Сигнал 1" с соот 26ветствующего выхода блока 4 поступаетна вход блока 3 предыдущего устройства и устанавливает его триггер 5 в "0,.если на его вь 1 ходе 39 имеется сигнал"1", Появление сигнала 0 на выходе37 показывает, что триггер 5 сосепнего,устройства, от которого была принята информация, устанавливается в О". При из.менении сигнала с "1" на "О" на входе37 блока настройки выдает сигналы "О"на входы 44-46, единичные сигналы навходы 41-43 и информацию на выходы29-31. Когда эта информация принятасоседним устройством среды, то тритгер 5 может быть установлен в "О" выходным сигналом блока 3, которая вырабатывает сигнал "1" при поступлении единичных сигналов на входы 14-16 и приусловии, что на выходе 39 имеется ситпап "1". Изменение сигнала с "1" на "О"на входе 38 показывает, что соседнееустройство приняло информацию, и очередное слово, поступающее на входы Ж 28, может быть принято в память устройств а.Рентрансляция информации.,Этот режимпрактически пе отличается от вышераосмотренного режима, за исключением лишьтого, что принимающее устройство выдаетна выходе 29-31 ту же информацию, которую он принял от предыдущего элементя,Таким образом, во всех рассмотренныхвыше режимах функционирования вычислительной среды каждая пара соседних устройств среды работает по принципу запросответ, причем вначале первое устройствотакой пары вырабатывает сигнал запросаединичный сигнал на выходе блока 2 - иесли на нулевом входе (на выходе блока2) триггера 5 второго устройства сигналО, т,е, если второе устройство обрабатываетпредыдущее слово (например, передало его своему соседу), то триггер 5этого устройства установится в "1" и запустит его на прием очередного слова,к ап нные пРн О чк и эле ментов ), к ж д Оя из к О торьтх независимо вычисляет значение эйлеровой характеристики Есвоей части фигуры, Объединение результатов промежуточцЫх вычислений осуществляется с помощью элементов верхней строки. Результирующее значение эйлеровой характерисгики Е;=.Х, Гг(где - число парвллель.- 10 Формул а изобретения35Вычиспительная среда, содержицая триггер, блок настройки, бпок приема запросов, блок передачи запросов, вычислитепьный блок, вход и выход которого соединецы соответственно с первым выходом40 но работающих вычислитепьцых подсистемна фг. 2 6 13) считывается с элемента,распопоженного в правом верхнем углу решетки.Время вычисления Е ца решетке с чпопом эпементов 1 п.х и. составляет (1 п+ к) т. -единиц времени (где Т - время обработкиинформации в единичной окрестности элемента), так как именно за это время ицформация о вершины, ребрах и гранях дюбой фигуры может быть передана от самого удапеиного граничного элемента до выходного,Таким образом, в предлагаемой вычиспитедьцой среде реализуются различные 25асинхронные автоматы, например аперисдические, а также автоматные, реализующие языки представления асинхронныхпроцессов, например сети Петри, с болеевысоКим, чем в известной быстродействием. и с первым входом бпокн: стройки, первая группа выходов которого соединенагруппой входов блока передачи запросов,вторая группа выходов блока настройкиподключена к первой группе входов блокаприема запросов, выход которого соединенсо вторым входом блока настройки, причем группа входов вычислительного бпока,группа входов блока настройки и втораягруппа входов блока приема запросов явпяются входами соответственно первой,второй и третьей группы входов среды, агруппа выходов вычислительного блока,третья группа выходов блока настройки игруппа выходов блока передачи запросовявляются выходами соответственно первой,второй и третьей группы выходов среды,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповьнпения быстродействия, она содержитбпок приема ответов, блок передачи ответов, группа входов которого соединена счетвертой группой выходов блока настройки, выходы блока передачи ответов являются четвертой группой выходов, вход блока передачи ответов соединен с выходомтриггера, входом блока передачи запросови с третьим входом блока настройки, пятаягруппа выходов которого соединена с первой группой входов бпока приема ответов,вторая группа входов которого являетсячетвертой группой входов устройства, авыход соединен с первым входом триггера,второй вход которого подключен к выходубиска приема запросов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетепьство СССР% 355611. кл. Б 06 Р 7/00, 1972.2, Авторское свидетепьство СССРМ 342180, кп. ( 06 Р 7/00, 1972КисздеВ я Техреду . д.,П,;-;1 д 1 с ррек Йиел ППП П Отент, ГУРто 1 . 11. тд Пров. тийя ф 18/14 Тиоег 75" ЗАНИИПИ ГосуцйрсГ 33 еиноГо ко.1 йтс по пелем иэобретециб и, г 113035, Москве, Ж-Эо, Рц