Оперативное запоминающее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕОЪБЛИН 359 0 11 С 1100 ФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(56 ) 1. Принцип работы системы ЭВМ 370. - М "Мир", 19782. Архитектура микропроцессорных вычислительных систем. Под ред. Тимохина, Л., Изд-во ЛГУ, 1981.3. Головкин В. А. Параллельные вычислительные системы. М., фНаукаф, 1980, с. 107-108 (прототип ). (54 ) (57 ) ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее накопитель данных, одни соответствующие входы которого подключены к выходам адресного регистра, причем информационные входы накопителя данных являются пер" выми входами устройства, другие соответствующие входы накопителя данных и адресного регистра подключены к выходам блока управления, блоки сравнения, элемент И и регистры, соответствующие входы которых подключены к выходам блока управления, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстроцействия уст", ройства, оно содержит накопитель при.80,1 069001 А знаков и вычитатель, с 1 цни входы ко, торого являются вторыми входами устройства и подключены к информационным входам первого регистра, к одним входам первого блока, сравнения, к информационным входам второго регистра и к одним входам вто,ого блока сравнения,.другие входы второго блока сравнения подключены к выходам второго регистра, выходы первого регист" ра - к другим входам первого блока сравнения и вычитателя, выходы которого подключены к информационным входам адресного регистра и к одним входам третьего блока сравнения, другой вход которого является третьим входом устройства, выходы блоков сравнения Е подключены к соответствующим входам блока управления, выход накопителя признаков подключен к соответствующему входу блока управления и к одному входу элемента И, другой вход которого подключен к выходу накопителя данных, выход элемента И является выходом устройства, адресные входы накопителя признаков подключены к выходам адресного регистра, управляющий вход накопителя признаков подключен к управляющему входу накопителя данных, 1069001Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к запоминающим устройствам для вычислительных машин, обладающих высокой производительностью,Известны сверхоперативные запоминающие устройства СОЗУ) с непосредственной адресацией для храненияпромежуточных данных и результатов,а также для наиболее часто используемых команд программы применяемыев "вычислительных машинах фирмы 1 ВМсемейства 370 для хранения данныхи результатов, кодов наиболее частовызываемых команд программы и т.д.1Команды этих машин содержат адреса"5ячеек СОЗУ в янном виде, Адресацияячеек СОЗУ в них является непосредственной, при которой применяетсяединая сквозная нумерация. ячеек СОЗУи ОЗУ (оперативного запоминающего 20устройства), Поэтому их эффективностьв значительной степени определяетсяспособом программирования, и производительность ЭВК существенно зависит от того, насколько полно програм. ма использует представляемые потенциальные возможности использованияСОЗУ,Известно также СОЗУ с комбинированной адресацией, состоящее из буферадля вычисления выражений, буфера локальных данных, буфера глобальныхданных, буфера команд, буфера массивов 2 ).Последние три части СОЗУ организованы по ассоциативному принципу.Система команд центрального процессора безадресная, иэ кодов команд исключены адреса быстрых регистров, Этовлечет большие аппаратные затраты(например, вводятся специальный блок 40динамического распределения регистров, который транслирует команду втрехадресный Формат) и усложнениематематического обеспечения, что приводит к несовместимости программного обеспечения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяСОЗУ, содержащее накопитель данных,адресные нходы которого подключены 0к выходам адресного регистра, информационные входы накопителя данныхянляются одними входами устройства,управляю.;ие входы накопителя данныхи адресного регистра подключены ксоответствующим выходам блока управления, блоки сравнения, элементИ и регистры, управляющие входы которых подключены к соответствующимвыхо ам 1 блока п анления 3 :д у рПри программировании задач дляэтой машины наличие СОЗУ совершенно не учитывается. Буферная память содержит 16 регистров, иэ них четыре регистра отводятся при организации ассоциативного запоминающего устройства 1 АЗУ) командных слов. Выполнениекаждой команды начинается с проверкиналичия в признаковой части СОЗУ адреса, указанного в адресной частикоманды и, если такой признак есть,то обращение к указанной ячейке,ОЗУ заменяется обращением к соответствующей ячейке СОЗУ. Но наличие всего четырех ячеек для хранения командсовершенно недостаточно для хранениявсех команд программного цикла, таккак среднее количество команд н программном цикле составляет 40-60, амаксимальное может быть н несколькораэ больше. Это приводит к низкомубыстродействию СОЗУ, НедостаткамиАЗУ являются большой объем оборудования (для хранения адресов для сравнения) и большое нремя обращения кАЗУ при условии последовательногосравнения всех адресов, хранящихсян АЗУ с адресной частью команды, илиже большие затраты оборудования наорганиэацию многоразрядных схемсравнения,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства,Поставленная цель достигается тем,что н ОЗУ, содержащее накопитель данных, одни соответствующие входы которого подключены к выходам адресного регистра, информационные входынакопителя данных являются первыминходами устройства, другие соответствующие входы накопителя данных иадресного регистра подключены к соотнетстнующим выходам блока управления, блоки сравнения, элемент И и регистры, соответствующие входы которых подключены к соответствующимвыходам блока управления, дополнительно нвецены накопитель признаков,и нычитатель одни входы которогоявляются вторыми входами устройстваи подключены к информационным входампервого регистра, к одним входам перного блока сравнения, к информационьщ входам второго регистра и к одним входам второго блока сравнения,другие входы второго блока сравненияподключены к выходам нторого регистра, выходы лесного регистра - к другим входам первого блока сравненияи нычитателя, выходы которого подключены к информационньщ входам адресного регистра и к одним нходам третьего блока сравнения, другой входкоторого янляется третьим входом устройства, выходы блоков сравненияподключены к соответствующим входамблока управления, выход накопителяпризнаков подключен к соответствующему входу блока управления и к одномувходу элемента И другой вход которого подключен к выходу накопителяданных, выход элемента И являетсявыходом устройства, адресные входы накопителя признаков подключены к выходам, адресного регистра, упранляющий вход накопителя признаков подключен к управляющему входу накопителя данных.5На фиг, 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - алгоритм Функционирования СОЗУ; на фиг.3" состояние регистрови памяти при записи команд на фиг. 4 - состояние 10 регистров и памяти при чтении команд иэ СОЗУ.Устройство содержит регистр 1 для хранения адреса начала очереди, блок 2 сравнения, вычитатель 3, блок 4 15 сравнения, регистр 5 для хранения адреса конца очереди, блок б сравнения, адресный регистр 7, накопитель 8 данных, накопитель 9 признаков, элемент Й 10 и блок 13. - управления.На управляющие входы регистров 1 5 и 7 и накопителей 8 и 9 с блока 11 ,управления подаются сигналы записи, а с выходов блоков 2; 4 и б в блок ф 11 управления заведены сигналы, определяющие режим работы устройства, в" блок 11 также поступает сигнал с выхода накопителя 9 признаков.Рассмотрим работу СОЗУ.1, В начальный момент нсе регистры и накопитель 9 признаков обнуляется. При поступлении кода команды на входы устройства, он записывается в регистр 1 и определяет начало очереди. После этого разность между кодом на входе устройства и кодом в регистре 1 (в данном случае. равна нулю) поступает в адресный регистр 7 и по сигналу "Запись РА" из блока 11 заносится в регистр 7. Код команды, поступивший иэ ОЗУ на вход накопите ля 8 данных по сигналу "Запись Н"из блока 11 заносится в накопитель 8 по адресу из регистра 7 (нулевому), и по этому же адресу в накопитель 9 признаков записывается логическая "единица" (признак записи 12. При поступлении следующего но" мера команды блок 2 сравнения сраа" нивает содержимое регистра 1 и поступившего номера команды, и, если 5 О этот комер меньше, чеМ содержимое регистра 1, то тогда блок 11 начинает заново формировать очередь команд в СОЗУ. Если же код иа входе. устройства больше кода в регистре 1, то блок 11 управления выдает сигнал "Запись РКО", по которому номер квманды запоминается в регистре 5 для хранения кода конца очереди. Одновре" менно разность кодов с входа устройстна и регистра 1 с выхода вычислителя 3 поступает на вход блока 4 сравнения и на вход регистра 7, причем на другой вход блока 4 сравнения постоянно подан код длины СОЗУ. Если адрес превышает физическую длину СОЗУ, н блок 11 управления с выхода блока 4 сравнения поступает сигнал "Переполнение адреса", при котором блок 11 управления переходит к выполнению действий согласно пункту 1.3. Если же адрес не выходит эа объем адресов СОЗУ и сигнал с ныхода блока 4 сравнения не поступает, то блок 11 управления выдает сигнал "Запись РА", при этом регистр 7 заполняется новым адресом, по которому происходит занесение очередного кода команды в накопитель 8 и признака записи в накопитель 9 по сигналу "Запись " из блока 11 управления. Этот процесс повторяется при каждом по-ступлении очередной команды ( фиг, 3) до тех пор, пока все СОЗУ не заполнятся и блок 11 управления не начнет заполнять его заново по сигналу "Переполнение адреса" иэ нычитателя 3 или же до тех пор, пока блок 11 управления не обнаружит программный цикл, т.е. повторное обращение к адресам команд, записанных в СОЗУ.4, При этом вновь поступинший номер команды будет меньше, чем текущее значение кода в регистре 5. В этом случае с выхода блока б сравнения в блок 11 управления поступает сигнал, по которому вырабатывается сигнал чтения накопителей 8 и 9 по адресу, сформированному по предлагаемому способу и после цикла чтения СОЗУ код команды появляется на выходе накопителя, а признак записи поступает на блок 11 управления. Если запись по этому адресу была ранее произведена, то признак записи ранен "1 ф и при этом он поступает на элемент И 10, разрешая выдачу кода команды на выходную шину, если же записи не было (фиг. 4/, признак записи будет равен "0", и блок 11 управления.,выдает сигнал чтения ОЗУ и записи кода команды в накопитель 8. После этого СОЗУожидает поступления следующего номера команды на входную шину.Блок 11 упранления устройства может быть выполнен в аиде жесткого автомата или же в ниде микропрограммного автомата. В последнем случае может быть использовано ПЗУ, информационное содержание которого показано в таблице.9 0 13= "в+ мачт Т=п 18 Р +и Определение наличия в СОЗУ команды и определение ее адреса в пред лагаемом устройстве занимает время где 8 - задержка на вычитателе; 4 Свремя чтения иэ накопителя. Это время невелико и не зависит от длины накопителя.В то же время в базовом устройстве определение адреса, хранящегося 45 в СОЗУ, занимает время где 1 - задержка схемы сравнения8 радресов; время чтения из накопитецтляфп - количество ячеек СОЗУ(длина накопителя), так как происходит последовательное сравнение адреса команды с каждым адресом, находящимся в накопителе адресов.Быстродействие предлагаемого устройства примерно. в п раз выше, чем известного. Кроме того, для хранения адресов команд в базовом устройстве используется К хячеек (где К - длина адреса команды), в то же время как в предлагаемом устройстве для этого используется 1 х,п ячеек для накопителя признаков записи, что в К раз меньше, чем в базовом устройстве.1069001 Содержание иоко р у У Д: 123нп)Текущее содЮжимое Оевислщ Ог Л Ф 5 Р Р тк адресаР 4) Содержимое ноко тело команд Сок держание О 3 Мй:зьч И й л Текущее содержмое/М ирй бобержимое регцсп.о/Х рй конца Очереди и "11 РЮ 1Содержимое рфгиолра анси РЯ 1 а=п-К1069001 ЬЬржиее явюоиОИвржииее накотщелл команд 18 к 1 1 Текущее содиржура ресисщра ипкокд(Рк Ъущее садеРжи г нкоставитель С. Шус.;енкоехред И,Лсталош Корректор О. тига едактор А. Шишкин аказ 11480/ Филиал ППП "Патент", г. ужгррод, ул, Проектна тою июнпабЯЯ19 Ъ(цщВВ сдйджию 8ревисщро а 4 юсрРд Тираж ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москс 33 к:л3 Р+Я 79 Подписноеарственного комитета СССРизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д,