Однородная вычислительная среда

(56) Авторское свиМ 815725, кл, О 06Авторское свиК. 798808, кл. О 06 детельство СССР7/00, 1978.д:тельство СССР Г 7/00, 1977. Каждый модул ервой по )т)-ю и с )-й матрицы соде ации и вычисли модуль 1 ком матрицы содерж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в логических средствах обработкидля преобразования данных, представленных в лингвистической форме,Цель изобретения - повышение быстродействия.На фиг. 1 приведена схема однороднойвычислительной среды; на фиг, 2 и 3 - вычислительный узел модуля коммутации однородной вычислительной среды, вариантывыполнения; на фиг. 4 - узел коммутациимодуля коммутации однородной вычислительной среды; на фиг. 5 - однородная вычислительная среда, вариант выполнения.Однородная вычислительная среда содержит матрицу размером гихи модулей 1коммутации, где ги и и - линейные размерыполя коммутации, вертикальные магистрали2, входы 3 вызова, входы 4 разрешения,первый 5, второй б и третий 7 выходы модулей коммутации строк с первой по п)-ю истолбцов с первого по (и)-й матрицы, выходы 8 вызова, выходы 9 инверсии и выходы10 разрешения. ОДНОРОДНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬН СРЕДА(57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в логических средствах обработки для преобразования данных, представленных в лингвистической форме. Цель изобретения - повышение быстродействия. Однородная вычислительная среда содержит матрицу размером гихи модулей коммутации, где ги и и - линейные размеры поля коммутации. 5 ил,ь 1 коммутации строк с (,Д олбцов с первого по (иржит два узла 11 комму-.тельный узел 12, Каждый мутации и-го столбца ит два узла 11 коммутаВычислительный узел 12 (фиг. 2) содержит первый 13 и второй 14 информационные входы, управляющий вход 15, входы 16 настройки, первый 17, второй 18 и третий 19 выходы, элементы 20 - 24 коммутации, элемент 25 управления, распределитель 26 импульсов, формирователи 27 и 28 единичного импульса, первый элемент 29 задержки, первый элемент И 30, интегратор 31, вентиль 32, второй элемент И 33, элемент НЕ 34 и второй элемент 25 задержки.В варианте выполнения вычислительный узел 12 (фиг, 3) содержит элемент 36 управления, элемент Н Е 37, триггер 38, формирователь 39 единичного импульса, элемент И 40, элемент 41 задержки, элементы 42 - 46 коммутации.10 20 30 35 40 50 55 Узел 11 коммутации (фиг, 4) содержит элементы 47 и 48 коммутации, первый 49 и второй 50 элементы управления.Однородная вычислительная среда в варианте выполнения содержит группы входов 51 - 1,51 - и, 52 - 152 - 2 гп настройки, информационные входы 53-153-гп, выходы 54-154-в, матрицу 55 размером гпхп модулей коммутации, распределитель 56 импульсов, блоки 57 ввода и блок 58 вывода.Каждый блок 57 ввода содержит первый элемент И 59, элемент НЕ 60, второй 61 и третий 62 элементы И, триггер 63;Блок 58 вывода содержит элементы И 64, узел 65 формирования одиночного импульса, элемент ИЛИ 66 и элемент 67 задермки.Однородная вычислительная среда (устройство) работает следующим образом.В процессе программирования однородной вычислительной среды вертикальные магистрали 2 матрицы 55 соединяются с входами или выходами узлов 12 в соответствии с граф-алгоритмом процесса преобразования сигнала. Указанные соединения осуществляются в узлах 11 коммутации с помощью элементов 47 и 48 коммутации,Если каждый входной сигнал соответствует определенной семантической конструкции, то полагают, что этой же конструкции соответствует горизонталь, на которУю этот сигнал поступает, т.е. наименование. горизонтали совпадает с наименованием поступающего на него сигнала, а каждый столбец ма грицы вычислительной среды соответствует определенной смысловой единице, Каждому столбцу присваивают наименование, тоже наименование имеет и каждый вычислительный узел 12 этого столбца. К каждой горизонтали подключаюттолыо те узлы 12, которые соответствуют определенным смысловым единицам из семантической конструкции данной горизонтали, Таким образом, прочитав последовательно наименования подключенных к ней узлов 12, получают наименование этой горизонтали и поступающего на нее входного сигнала. Импульсные сигналы, поступающие в узел 12, находящийся в неподключенном состоянии (все элементы коммутации находятся в положении 1), проходят через замкнутые контакты на вход сброса распределителя 26 импульсов, разрешая его работу. Поэтому, если на вход 13 узла 12 поступает импульсный сигнал, который через элемент И 33 и интегратор 31 поступает на счетный вход распределителя 26 сигналов, последний срабатывает, и на его выходе появляется сигнал, который проходит через элемент 35 задержки и поступает на выход 17, формируя сигнал отклика (ответный импульс) из узла 12,Элемент 35 задержки обеспечивает разделение во времени поступающего в узел 12 импульса и ответного импульса из нее. Элемент И 33 предотвращает срабатывание распределителя 26 импульсов от собственного сигнала, поступающего с выхода формирователя 27. Интегратор 31 предотвращает срабатывание распределителя 26 от кратковременных сигналов, которые могут появиться из-за инерционности вентиля 32, Таким образом, на выходной импульс, поступающий на элемент 20 коммутации, узел 12 выдает ответный импульс, поступающий в ту же цепь, по которой поступил входной импульс,Указанный ответный импульс через горизонталь, узел 11 коммутации, горизонталь, проходящую через этот узел 11,поступает в другой узел 12, Далее ответный импульс с этого узла поступает в первый узел 12, где через контакты элемента 20 коммутации, элемент И ЗЗ, интегратор 31поступает на вход режима распределителя26 импульсов. Распределитель 26 срабатывает, на его втором выходе сигнал исчезает, а на третьем выходе появляется,Этот сигнал через формирователь 28 импульсов, контакты элемента 21 коммутации поступает в горизонталь для включения последующего узла 12 данной горизонтали, Одновременно постоянный сигнал с третьего выхода распределителя 26 импульсов через замкнутые контакты элемента 23 коммутации поступает на выход 19, Этот сигнал используется для разрешения включения последующей в данной горизонтали подключенного узла 12 и поступает на контакты элемента 22 коммутации указанного узла, В том случае, если на вход узла 12 сигнал разрешения не поступает, распределитель 26 импульсов остается в начальном положении, т.е. на его первом выходе имеет место постоянный сигнал, Поэтому при поступлении на вход 13 узла 12 импульсного сигнала этот сигнал через элемент 29 задержки поступает на вход элемента И 30. Поскольку на другой вход последнего поступает разрешающий сигнал с первого выхода распределителя 26 импульсов, на его выходе формируется сигнал, который через замкнутые контакты элемента 24 коммутации поступает на выход 18. Этот сигнал несет информацию о том, что несмотря на наличие вызова узел 12 включиться не может из-за отсутствия соответствующеговходного сигнала или из-за отсутствия включения какого-либо предыдущего узла 12 данной горизонтали, Элемент ".9 задержки служит для устранения ложного импульса на выходе элемента И 30 из-эа инерционности распределителя 26 импульсов,Узел 12 (фиг. 2) позволяет реализовать в однородной вычислительной среде следующие функции; узел реагирует на вызывной импульсный сигнал и выдает ответный импульсный сигнал; узел срабатывает на повторный вызывной сигнал и формирует сигнал, использующийся для дальнейших преобразований, узел при получении двух вызывных сигналов дает постоянный сигнал разрешения для включения последующих узлов своей горизонтали и сама включается при получении аналогичного разрешающего сигнала; в случае поступления вызывного сигнала и при отсутствии разрешения для включения узел выдаетсигнал свидетельствующий о невозможности включения данного узла,В варианте выполнения, узел 12 (фиг, 3) работает следующим образом,Пусть, например, все элементы коммутации данного узла установлены в положение 11.Пусть на вход 15 узла подается сигнал с уровнем логического нуля, Это означает, чго, если рассматриваемый узел не первый на горизонтали, то предыдущий узел (стоящий левее .на данной горизонтали) находится во включенном состоянии или, если данный узел расположен первым слева на данной горизонтали, то рассматриваемый сигнал поступает из блока 57 ввода и означает наличие информационного сигнала на соответствующем входе 53 устройства, Рассмотренный сигнал через элемент 44 коммутации поступает на вход элемента НЕ 3/, сигнал с выхода которого поступает на Р- вход триггера 38, Поэтому, если на вхоД 13 узла поступает импульсный сигнал, то триггер 38 меняет свое состояние, При этом сигнал с единичного выхода поступает на вход формирователя 39 единичного импульса, который срабатывает и на его выходе формируется сигнал, который через элемент 43 коммутации поступает на выход 17. Этот сигнал является откликом на вызывной импульсный сигнал, поступающий на вход 13 узла. Этот сигнал несет информацию о том, что данный узел включен. Сигнал с нулевого выхода триггера 38 подается на выход 19 через элемент 45 коммутации, этот сигнал используется для разрешения включения последующего подключенного узла 12. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В том случае, если на вход 15 узла сигнал разрешения нв поступает, триггер 38 остаетс: в начальном состоянии и при поступлении на вход 13 узла импульсного сигнала через элемент 41 задержки этот сигнал поступает на вход элемента И 40. На другой вход последнего поступает сигнал с нулевого выхода триггера 38. На выходе элемента И 40 появляется импульсный сигнал, который через замкнутые контакты элемента 46 коммутации поступает на выход 18. Этот сигнал несет информацию о том, что несмотря на поступление вызывного импульсного сигнала в узел этот узел включиться не может из-за отсутствия сигнала, поступающего на соответствующий вход устройства или из-за отсутствия включения какого-либо предыдущего, расположенного на данной горизонтали левее данного узла.Вариант выполнения узла 12 позволяет реализовать в однородной вычислительной среде следующие функции: формирование сигнала отклика на входящий вызывной импульсный сигнал; формирование постоянного сигнала, использующегося для разрешения включения последующих узлов своей горизонтали; в случае поступгения в узел вызывного импульсного сигнала и при отсутствии разрешения для ее включения выдачу импульсного сигнала, свидетельствующего о невозможности включения данного узла,Импульсы с выхода распределителя 56 используются для записи в блоки 57 сигналов, поступающих на входы устройства. Сигнал распределителя 56 поступает на входы элементов И 61 блоков 57, разрешая их работу. На другие входы элементов И 61 и 62 поступают соответственно неинвертированный и инвертированный входные сигналы. При этом триггер 63 устанавливается в состояние, соответствующее входному сигналу.Пусть, например, под воздействием сигналов с выходов элементов И 61 и 62 триггер 63 устанавливается в единичное состояние, Тогда на его прямом выходе, подключенном к одному из входов элемента И 59, имеет место сигнал с уровнем логической единицы, В момент поступления на другой вход элемента И 59 импульса с соответствующего выхода распределителя, на выходе элемента И 59 появляется импульсный сигнал вызова, который поступает на соответствующую горизонталь. Одновременно сигнал с инверсного выхода триггера 63 поступает на вход 15 для разрешения включения ближайшего к нему узла, находящегося на данной горизонтали. Это включение может произойти только при поступлении в ука И 58748540 занный узел импульсного сигнала вызова, вь 1 данаемого элементом И 59 блока 57, При этом узел вкл 1 очается и формирует сигнал отклика, который сам является вызовом для следу 1 ощего узла, последний при этом вкл 1 очается и далее процесс продвижения сигнала по вычислительной среде происходит аналогично, Одна из горизонталей однородной вычислительной среды может быть контрольной, Включение всех узлов контрольной горизонтали свидетельствует об окончании процесса преобразования сигнала в однородной вычислительной среде. Появление на акой-либо горизонтали сигнала, свидетельствующего о невключении какого-либо из узлов контрольной горизонтали, говорит о том, что процесс поиска нужного решения должен быть возобновлен, начиная с обработки следующего входного сигнала, Поэтому процесс прахакдепия сигнала по однородной вычислительной среде должен заканчиватьсявкл 1 ачением последнего подключенного узла на контрольной горизонтали матрицы,Сигнал вызова из последнего подклюценного узла контрольной горизонтали матрицы (крайней праной) поступает в блок 58 вывода на один из входов элемента ИЛИ бб, а такке на один из входов элементов И 64, разрешал их работу, Если на второй вход некоторых элементов И 64 поступает постоянный сигнал, несущий инфармацио о том, что все подклоченные узлы саотнетстеуащей горизонтали включены, та на выходе этих элементов И 64 появятся сигналы, оторые подаются на выходы устройства, .Таким образом, на выходе устройства формируется совокупность импульсных сигналов па количеству горизонталей вычислительной среды, использованных в соответствии с алгоритмом при преобразовании входных сигналов.Если каждая из горизонталей соответствует определенной семантической конструкции, то на выходе устройства получают совокупность сигналов, соответствующую мнокеству семантических конструкций; выбранных в результате преобразований, проведенных над сигналами, поступавшими в устройство в соответствии с граф-алгоритмом.Таким образом на время выдачи информации из устройства остаются включенными узлы тех горизонталей, смысловые конструкции входных сигналов которГых удовлетворяят условиям (или ограничениям), поставленным перед ними граф-алгоритмом, условиями необходимыми для решения требуемой задачи. 5 ИО 20 25 30 35 Одновременно с подачей разрешающего сигнала на элемент И 64 сигнал вызова с соотнетствующего узла контрольной горизонтали матрицы поступает на один из входов элемента ИЛИ бб блока 58, Далее этот сигнал запускает формирователь 65 одиночного импульса, импульсный сигнал с выхода которого поступает на другой вход элемента ИЛИ 66 для предотвращения прекдевременного прекращения работы формирователя 65, а также поступает через элемент 67 задержки на вход режима распределителя 56 для перевода его в последующее состояние, При этом на следующем выходе распределителя 56 появляется импульс, который поступает в саответстнуощий блок 57, При этом процесс преобразования входных сигналов повторяется,В том случае, если процесс преобразования сигналов прерывается вследствие отсутствия, например, условия для его завершения, на саотнетствуощем выходе б контрольной горизонтали, связанной с соответствующей вертикальной магистралью (вертикалью), принимаощей сигналы сбоя, появляется сигнал, свидетельствующий о тсм, что на какой-либо из вертикалей процесс. преобразования прерывается, В этом случае запускается формирователь 65 одиночнагоимпульса,сигналсвыхог а рого через элемент 67 задержки переводит распределитель 56 в последующее положение, после чего прсцесс преобразования сигналов производится аналогично описанному,Формула изобретенияОднородная вычислительная среда, содержащая матрицу модулей коммутации размером глхп, где в и и - линейные размеры полл коммутации, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия, входы вызова с первого по гп-й однородной вычислительной среды подклочены соответственно к первым информационным входам модулел коммутации первого столбца с первой по гп-ю строк матрицнц входы разрешения с первого па гп-й однородной вычислительной среды подключены соответственно к первым управляющим входам модулей коммчтации первого столбца с первой по гл-ю строк матрицы, первый, второй и третий выходы модуля коммутации -й строки )-го столбца матрицы, где =Игл,й=Ип, подключены соответственно к первому информационному, второму информационному и первому управляющему входам модулч коммутации 1-й строки +1)- го столбца матрицы, информационные входы-выходь модулей коммутации1-го столбца матрицы, где =Ип, объединенымежду собой через вертикальную магистраль, первый и второй выходы модуля коммутации 1-й строки (п)-го столбца матрицы подключены соотвегственно к первому и второму информационным входам модуля коммутации 1-й сроки п-го столбца матрицы, первый и второй выходы которого подключены соответственно к 1-м выходам вызова и инверсии однородной вычислительной среды, 1-й выход разрешения которой подключен к третьему выходу модуля коммутации 1-й строки ,и)-го столбца матрицы, настроечные входы 1-и группы однородной вычислительной среды подключены к настроечным входам модулей коммутации 1-го столбца матрицы, при атом каждый модуль коммутации с первой по гл-ю строк и с первого по (и)-й столбцов матрицы содеркит первый и второй узлы коммутации и вычислительный узел, причем в каждом модуле коммутации с первой по гл-ю строк и с первого по(п)-й столбцов матрицы первый управляющий, первый и второй информационные входы модуля коммутации подключены соответственно к упрзвляюгцему входу вычислительного уз,.а и информационным входам первого и вторс го узлов коммутации, выходы которсго подкл.очены соответственно к первому и второму информационным входам вычислительного узла, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому. второму 5 и третьему выходам модуля коммутации,информационный вход-выход которого подключен к информационным входам-выходам первого и второго узлов соммутации, настроечные входы модуля коммутации 10 подключены соответственно к настроечнымвходам первого, второго узлов коммутации и вычислительного узла, при этом каждый модуль коммутации и-го столбца матрицы содержит первый и второй узлы коммута ции, причем в каждом модуле коммутациии-го столбца матрицы, первый и второй информационные входы модуля коммутации подключены соответственно к информационным входам первого и второго узлов ком мутации, выходы которых подключенысоответственно к первому и второму выходам модуля коммутации, информационный вход-выход которого подключен к информационным входам-выходам первого и второ го узлов коммутации, настроечные входымодуля коммутации подключены соответственно к настроечным входам первого и второго узлов коммутации,(и 8 а Редактор Н. Бобков Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2419 ВНИИПИ йаХоставитель В, Смирновехред М.Моргентал Корректор Тираж 562 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5