Устройство для обработки информации

О П И С А Н И Е и 868765ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Совет сникСоциалистическихРеспублик(088.8) Дата опубликования описания 30.09.81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано в цифро.вых вычислительных системах, ориентированных на обработку векторов (массивов операндов) .Известны устройства для обработки инфор.мации, содержащие сумматоры, счетчики, регистры, коммутаторы, блоки памяти, узлы формирования команд и адресов 1,Недостаток этих устройств состоит в ограниченных функциональных возможностях, обусловленных необходимостью выполнения сложных и длительных процедур передачи управления по результатам обработки операндов, дли.на которых отличается от некоторого заданного фиксированного значения,Известны также вычислительные системы,в которых условие передачи управления фор.мируется по результатам обработки операндовпеременной длины. Длина операндов задаетсяв некотором диапазоне с определенным. дискретом: один бит 2, один байт 3.Недостатком таких систем является то, чтооперанды в них рассматриваются как скалярные величины. Так, например, при выполненииоперации сравнения в системе 1 ВМ/370 два поля длиной до 2" бит рассматриваются какдва числа и формируется один из трех признаков - больше, равно, меныпе.В то же время довольно часто столь длинный операнд не является скалярной величиной,т.е, одним числом, а представляет собой вектор, т.е. массив величин. При анализе такогомассива удобно пользоваться признаками, обоб 10щенными по всему массиву: имеется ли средивеличин хотя бы одна, удовлетворяющая про.веряемому условию, например, имеется ли впартии хотя бы одно бракованное или не бракованное изделие (в дальнейшем - условие "хо.т 5тя бы одна единица ); все ли величины удовФ)летворяют проверяемому условию, например,все ли иэделия в партии выполнены качественно или некачественно (в дальнейшем - условие "все единицы"),Обобщенные признаки позволяют в опреде.ленных случаях. значительно ускорить решениезадачи за счет уменьшения количества операций проверки условий. Полезной также явля 868765ется возможность при формировании обобщенных признаков игнорировать результаты обработки отдельных элементов массива, напримерсбои измерительных устройств при обработкемассива результатов измерений,5Наиболее близкой к предлагаемому устрой.ству является вычислительная система, содержащая арифметико-логическое устройство, несколько устройств формирования признаков результатов арнфметико-логических операций, ре- Огистр длины обрабатываемого поля и региструсловий передачи управления, причем выходыарифметико-логического устройства соединеныс,входами устройств формирования признаков 3).Недостатками известного устройства являют.ся ограниченная производительность системы из.за отсутствия возможности формирования обобщенных признаков результатов операций, еслиобрабатываемое поле представляет собой массив величин, а также отсутствие возможностизапрещения использования признаков обработки отдельных групп разрядов (т.е. признаковнекоторых результатов операции) при формировании обобщенных признаков обрабатываемогополя. 25Цель изобретения - повышение производительности вычислительной системы за счет рас.ширения ее функциональных возможностей,позволяюцего уменьшить количество операцийанализа обрабатываемого поля, рассматриваемого как массив операндов.Поставленная цель достигается тем, что вустройство, содержащее арифметико.логическийблок, выход которого соединен с первым входом блока сравнения результатов арифметикологических операций, регистр длины обрабатываемого поля и М регистров условий управления, введены регистр длины операндов, М блоков формирования обобшенных признаков арифметико-логических операций и шифратор, причем первый вход -го блока формированияобобщенных признаков арифметико-логическихопераций ( = 1,М) соединен с -ым входомблока сравнения результатов арифметико.логических операций, второй вход - через шифратор с выходом регистра длины обрабатываемого 45поля, а третий вход и выход - соответственнос выходом и входом -го регистра условий пе.редачи управления, выход регистра длины операндов соединен с входом арифметика-логичес.кого блока и вторым входом блока сравнения 50результатов арифметика-логических операций;В устройство введены М регистров признакови коммутатор маски, причем первый вход -гоблока формирования обобщенных признаковарифметико-логических операций дополнительно соединен с -тым входом первой группывходов коммутатора маски и входом .го регистра признаков, четвертый вход - с выходом коммутатора маски, выход -го регистра признаков подключен к -тому входу второй группы входов коммутатора маски.Кроме того, блок формирования обобщенныхпризнаков арифметико-логических операций со.держит группу элементов И, группу элементовИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и две группыэлементов НЕ, причем группа входов элементаИЛИ соединена с выходами соответствующихэлементов И группы, первые, вторые и третьивходы которых подключены к разрядным шинам соответственно первого, второго и четвертого входов блока, группа входов элемента Исоединена с соответствующими выходами эле.ментов ИЛИ группы, первые входы которыхподключены к соответствующим разрядным шинам первого входа блока, вторые - через соответствующие элементыНЕ первой группы ксоответствующим разрядным шинам второговхода блока, а третьи входы - через соответствующие элементы НЕ второй группы к соответствующим разрядным шинам четвертоговхода блока, вход элемента И и вход элемента ИЛИ подключены к соответствующим шинам третьего входа блока, выходы элементовИ и ИЛИ являются соответствующими шинами выхода блока,Введение в устройство. блока формированияобобщенных признаков арифметико-логическихопераций, регистра длины операндов и шифратора, который преобразует код, содержащийсяв регистре длины обрабатываемого поля, вунитарный код, причем под унитарным понимается код, содержащий количество подрядрасположенных единиц, равное количеству операндов в обрабатываемом поле, позволяет уменьшить количество операций анализа массива операндов.Введение регистров признаков и коммутато.ров маски позволяет запретить использованиепризнаков некоторых результатов операций приформировании обобщеннйх признаков.В свою очередь, введение блока формирова.ния обобщенных признаков арифметико-логи.ческих операций позволяет вырабатывать обобщенные признаки типа "все признаки результатов операций равны единице", "хотя бы одинпризнак равен единице",На фиг, 1 представлена блок. схема предла.гаемого устройства;на фиг. 2 - функциональ.ная схема блока формирования обобщенныхпризнаков арифметико-логических операций.Устройство содержит арифметико.логическийблок (АЛБ) 1, блок 2 сравнения результатоварифметико.логических операций, регистр 3длины обрабатываемого поля, регистр 4 условий передачи управления, блоки 5 формирова.ния обобщенных признаков арифметико логи.ческих операций, регистр 6 длины операндов,шифратор 7 кода, содержащегося в регистре3 длины обрабатываемого поля в унитарныйкод, регистры 8 признаков и коммутатор 9,кроме того, первый вход 10 блока 5, входы11 и 12 соответственно первой и второй группвходов коммутатора 9, четвертый 13, второй14 и третий 15 входы блока 5,Блок 5 формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций можетбыть выполнен различным образом. В частности, для формирования обобщенных признаковтипа "все признаки результатов операций равны единице", "хотя бы один признак равенединице" блок 5 содержит элементы 16 группы, элемент 17, элемеггты ИЛ 18 группы,элемент ИЛ 19, элементы НЕ первой 20 ивторой 21 группы.Устройство работает следующим образом,АЛБ 1 за один. такт работы выполняет заданную операцию над некоторым фиксированным количеством разрядов обрабатываемого поля, представляющего собой массив операндови хранящегося, например, во внутренней памяти АЛБ. Эти разряды в зависимости от длиныоперандов, задаваемой регистром 6, могут представлять собой либо несколько операндов массива; либо некоторую часть разрядов одногооперанда. Соответственно за один такт работыАЛБ 1 будут получены результаты обработкинескольких операндов либо за несколько тактов - результат обработки одного операнда.Полученные в АЛБ 1 результаты поступают вблок 2, который вырабатывает группу признаков (например, операнды райны, не равны,один операнд больше, не больше, меньше, неменьше другого) для каждого результата операции,Признаки результатов операций с выходовблока 2 поступают в соответствующие блоки 5по входам 10. Блоки 5 формируют признаки,обобщенные по всему массиву результатов опе.рации. Если массив операндов обрабатываетсяза несколько тактов, то регистр 4 условий может использоваться для хранекия частично сформированных обобщенных призкаков. В этомслучае в,начале с каждого такта обработки новые признаки, поступающие в блок 5 по входам 10, преобразуются с учетом результатовпреобразования за предыдущие такты даннойоперации, поступающих в блок 5 по входам 15.Для устройств в которых признаки всего массива операндов поступают в блоки 5 в одномтакте входы 15 це используются,В общем случае длина обрабатываемого поля,хранящаяся в регистре 3, не равна и це кратнаколичеству разрядов, обрабатываемых АЛБ 1за один такт. Поэтому в последнем такте обработки часть признаков может оказаться относящейся к результатам операций цад операндами, расположенными вне обрабатываемого поля.868765 6 Зля устранения влияния этих признаков ца фор. мировагще обобгценцых признаков шифратор 7 в каждом такте вырабатывает в соответствии с длиной поля сигналы разрешения, которые по. ступают в блоки 5 по входам 14.Кроме того, признаки результата обработки некоторых элементов поля могут быть исклю. чены из формировагогя обобщенных признаков с помогцью сигналов маски, поступающих в; блоки 5 по входам 13. Маской может служить один из признаков, вырабатываемых в текущей операции, либо содержимое одного из регистров 8, которое может оказаться, например, признаками предыдуших операций, Выбор икформации для маски осуществляется коммутатором 9, Обобше 1 пгые признаки запоминаются в регист- . ре 4.Таким образом, устройство позволяет форми. ровать обобшеццыс признаки массивов резуль. татов обработки операндов при перемеццьгх длинах как операндов, так и массивов операндов, причем признаки результатов обработки от дельцых операндов могут лгаскироваться. 5 1 О 15 20 30 35 4 о 45 50 55 Форл 1 ггроваиие обобгценцых признаков может выполняться различным образом. Блок 5 гфиг, 2) предцазначец для форлгирова 1 пгя обобще 1 щых.признаков тггпа "признаки всех результатов равны сдишще" (всс елиницг г 1, "признак хотя бы одного результата равен единице" (хотя бы одна едицица 1. Обобцгеццый признак "все елццицы" формируется элементом И 17, ца который по входам 23 с входов 10 блока 5 через элементы ИЛИ 18 поступают признаки, выработанные в текущем такте, а по входам 25 поступает частично сформированный по предыдущим тактам признак из регистра 4 условий.Обобщенный признак "хотя бь 1 олца единица" формируется элементов ИЛ 11 19, ца которьгй по входам 22 с вколов 1 О через элементы 1 б,поступают признаки, выработанные в текущем такте, а по вхолу 24 поступает частично сформированный в прсльшушнх тактах признак из регистра 4. По вхолам 3 блока 5 поступает маска, которая запрещает прохождение едигпгчных значсгщй признаков чсрез элементы И 16 при формировании признака "хотя бы одна единица" и формирует единичное зцачегще для признака "все слинцпы" через элементы НЕ 21 и ИЛИ 18 - прц цулсвом зцачецци маскируюгцего сигцала. Сгцналы блокировки, поступающие на входы 14 блока, равны единицам для тех признаков, которые относятся к обрабатываемому полю и нулям для остальных признаков. Вне обрабатываемого поля они запрещают участие единичнгях значегпгй призна. ков 1 элемент И 161 в формировагщи признака "хотя бы одна единица" и форлщруют едтдггичцые значения для признака "все единицы" (элементы НЕ 20 и ИЛИ 18).Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает формирование обобщенных признаков "все единицы", "хотя бы одна единица" при переменной длине обрабатываемого поля и с возможностью маскирования признаков обработки отдельных операндов, что позволяет сократить время решения задач определенного класса по сравнению с временем, затрачи ваемым известным устройством, и тем самым повысить производительность системы,Формула изобретения 1, Устройство для обработки информации, содержащее арифметико-логический блок, вы. ход которого соединен с первым входом бло. ка сравнения результатов арифметико-логических операций, регистр длины обрабатываеьгого поля и М регистров условий передачи управления,отличающееся тем,что,с целью повышения производительности устройства, в него введены регистр длины операндов, М блоков формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций и шифратор, причем первый вход -го блока формирования обобщенных признаков арифметикологических операций ( = 1, М) соединен с -ым выходом блока сравнения результатов арифметико-логических операций, второй вход - через шифратор с выходом регистра длины обрабатываемого поля, а третий вход и выход - соответственно с выходом и входом -го регистра условий передачи управления, выход ре. гистра длины операндов соединен с входом арифметико-логического блока и вторым вхо-. дом блока сравнения результатов арифметикологических операций.2, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены М регистров признаков и коммутатор маски, причем пер 68765 8вый вход -го блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций до.полнительно соединен с .тым входом первой группы входов коммутатора маски и входом5 . .го регистра признаков, четвертый входс выходом коммутатора маски. выход -го регистра признаков подключен к -тому входу второй группы входов коммутатора маски.3. Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования обобщенныхпризнаков арифметико логических операций со.держит группу элементов И, группу элементов ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и две группы элементов НЕ, причем группа входов элемента 15 ИЛИ соединена с выходами соответствующих.элементов И группы, первые, вторые и третьи входы которых подключены к разрядным шинам соответственно первого, второго и четвертого входов блока, группа входов элемента И 20 соединена с соответствующими выходами элементов ИЛИ группы, первые входы которых подключены к соответствующим разрядным шинам первого входа блока, вторые - через соответствующие элементы НЕ первой группы к соответствующим разрядным шинам второго входа блока, а третьи входы через соответствующие элементы НЕ второй группы к соответствующим разрядным шинам четвертого входа блока, вход элемента И и вход элемента ИЛИ подключены к соответствующим шинам третьего входа блока, выходы элементов И и ИЛИ являются соответствующими шинами выхода блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США У 3949376, кл, 340 - 172.5,опублик, 1976. 2, Проектирование сверхбыстродействующих систем "Стрет". М"Мир", 1965. 3. Флорес А, Организация вычислительных 40 машин, М., "Мир", 1972 1 прототип)лиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 748И Государственного комелам изобретений и откМосква, ЖРаушск Подлтета СССРтийнаб., д. 4/