Вычислительная машина

(51) 4 С 06 Р 15/00 Й АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ КАВ входом УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54)(57) 1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА,содержащая входной регистр, регистрстроки, арифметическое устройство,блок управления сложением, блок памяти подпрограмм, блок оперативной памяти и блок управления памятью, при,этом информационный вход-выход машинысоединен с первым входом входного регистра, первый и второй входы блокауправления сложением подключены соответственно к выходу блока памяти подпрограмм и первому выходу регистрастроки, первый, второй и третий входы арифметического устройства соединены соответственно с выходом блокауправления сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блокаоперативной памяти подключены к выходам соответственно арифметическогоустройства и блока управления памятью,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения производительности,она содержит блок регистров команд,блок управления подготовкой команди четыре группы элементов И, причеминформационный выход блока оперативной памяти подключен к первому входурегистра строки и второму входу входного регистра, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, первый и второй информационные входы блока регистров команд подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй групп, а первый и второй информационные выходы - к первым входам элементов И соответственно третьей и четвертой групп, выходы которых соединены с входами блока управления памятью и вторым входом регистра строки, первый и второй адресные входы блока регистров команд под - ключены соответственно к первому и второму выходам блока управления подготовок команд, третий вход которого соединен с вторыми входами элементов И первой и четвертой групп, четвертый выход - с вторыми входами элементов И второй и третьей групп первый и второй входы конца массива, вход концафвычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четверто. му входам блока управления подготовкой команд.2, Машина по и, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок управления подготовкой команд содержит два счетчика адреса, два дешифратора, пять элементов И, триггер переключения, триггер признака записи и линию задержки, причем первый вход блока соединен с первым входом триггера признака записи, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входам триггера переключения и линии задержки, выход которой соединен с вторым951 триггера признака записи, единичный выход триггера переключения подключен к первым входам второго и четвертого элементов И и третьему выходу блока, нулевой выход этого триггерак первым входам третьего и пятого; элементов И и четвертому выходу блока, третий вход блока соединен с вторыми входами второго и пятого элементов И, а четвертый вход блока - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, вход первого счетчика адреса подключен к выходам второго и третьего элементов И, а выход - к входу первого дешифратора, вход второго счетчика адреса соединен с выходами четвертого и пятого элементов И, а выход - с входом второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока.3. Машина по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем,что блок управления сло 991жением содержит счетчик тактов, дешифратор тактов, регистр операций, коммутатор операций и выходной коммутатор, причем первый вход блока соединен с входом счетчика тактов, выходкоторого подключен к входу дешифратора тактов, второй вход блока соединен с входом регистра операций, выход которого подключен к входу коммутатора операций, первый и второй входы выходного коммутатора соединены с выходами соответственно дешифратора тактов и коммутатора операций, а выход выходного коммутатора - с выходом блока.4. Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок управления памятью содержит счетчик адреса и. коммутатор адреса, причем вход блока соединен с входом счетчика адреса, выход которого подключен к входу коммутатора адреса, а выход коммутатора ,адреса соединен с выходом блока.Изобретение относится к вычислительной техникеИзвестны устройства обработки информации с применением магнитных карт.Известна также вычислительная машина, которая содержит входной регистр, регистр строки, арифметическое устройство, блок управления сложением, блок памяти подпрограмм, блок 10 оперативной памяти и блок управления памятью, при этом информационный вход-выход машины соединен с первым входом входного регистра, первый и второй входы блока управления сло жением подключены соответственно к выходу блока памяти подпрограмм и первому выходу регистра строки, первый, второй и третий входы арифметического устройства соединены соот О ветственно с выходом блока управления сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блока оперативной памяти подключены к выходам 2 соответственно арифметического устройства и блока управления памятью. 2К информационному входу - выходу машины может быть подключено устройство для ввода информации с магнитных карт и вывода информации на магнитные карты.Недостатком известных вычислительных машин является значительное снижение их производительности за счет неполного использования производительности арифметического устройства при выполнении коротких операций.Машина работает в асинхронном режиме, поэтому любая арифметическая операция выполняется за одинаковый промежуток времени, определяемый частотой поступления с магнитной карты информации одной рабочей ячейки, необходимой для выполнения одной вычислительной или логической операции.Если, например, умножение выполняется за время и - тактов, то для выполнения сложения достаточно приблизительно п:р тактов, где р - разрядность арифметического устройства.3 Ч 5Таким образом, при операции сложения по сравнению с операцией умножевния не используется примерно пРтактов. 5елью изобретения является повышение производительности установки,ель достигается тем, что в вычислительную машину, содержащую входной регистр, регистр строки, арифме О тическое устройство, блок управления сложением, блок памяти подпрограмм, блок оперативной памяти и блок управления памятью, при этом информационнй вход - выход машины соеди нен с первым входом входного регистра, первый и второй, входы блока управления сложением подключены соответственно к выходу блока памяти подпрограмм и первому выходу регистра 0 строки, первый, второй и третий входы арифметического устройства соединены соответственно с выходом блока управления сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, 25 а информационный и адресный входы блока оперативной памяти подключены к выходам соответственно арифметического устройства и блока управления памятью, введены блок регистров ЗО команд, блок управления подготовкой команд и четыре группы элементов И, причем информационный вход блока оперативной памяти подключен к первому входу регистра строки и второму входу входного регистра, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, первый и второй информационные входы блока регистров команд подключены к выходам элементов И соответственно40 первой и второй групп, а первый и второй информационные выходы - к первым входам элементов И соответственно третьей и четвертой групп, выходы которых соединены с входом б . 45 ка управления памятью и вторым входом регистра строки, первый и второй адресные входы блока регистров команд подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления подготовкой команд, третий выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой и четвертой групп, четвертый выход - с вторыми входами элементов И второй и 55 третьей групп, первый и второй входы конца массива, вход конца вычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока управления подготовкой команд. Блок управления подготовкой команд содержит два счетчика адреса, два дешифратора, пять элементов И, триггер переключения, триггер признака записи и линию задержки, причем первый вход блока соединен с первым входом триггера признака записи, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входам триггера переключения и линии задержки, выходкоторой соединен с вторым входомтреггера признака записи, единичныйвыход триггера переключения подключен к первым входам второго и четвертого элементов И и третьему выходу блока, нулевой выход этого триггера - к первым входам третьего ипятого элементов И и четвертому выходу блока, третий вход. блока соединен с вторыми входами второго и пятого элементов И, а четвертый входблока - с вторыми входами третьегои четвертого элементов И, вход первого счетчика адреса подключен к выходам второго и третьего элементов И,а выход - к входу первоГо дешифратора, вход второго счетчика адресасоединен с выходами четвертого и пятого элементов И, а выход - с входомвторого дешифратора, выходы первогои второго дешифраторов подключенысоответственно к первому и второмувыходам блока, тем, что блок управления сложением содержит счетчик тактов, дешифратор тактов, регистр операций, коммутатор операций и выходной коммутатор, причем первый входблока соединен с входом счетчикатактов, выход которого подключенк входу дешифратора тактов, второйвход блока соединен с входом регистра операций, выход которого подключен к входу коммутатора операций,первый и второй входы выходного коммутатора соединены с выходами соответственно дешифратора тактов и коммутатора операций, а выход выходногокоммутатора - с выходом блока,Блок управления памятью содержит счетчик адреса и коммутатор адреса, причем вход блока соединен с входом счетчика адреса, выход которого под 95199ключен к входу коммутатора адреса, авыход коммутатора адреса соединен свыходом блока.На фиг. 1 приведена структурнаясхема машины, на фиг, 2 - функциональная схема блока управления подготовкой команд, на фиг. 3 - функциональная схема блока управления сложением, на фиг. 4 - функциональнаясхема блока управления памятью, 1 Она фиг. 5 - арифметическое устройство.Вычислительная машина содержитвходной регистр 1, регистр 2 строки,арифметическое устройство 3, блок 4управления сложением, блок 5 памятиподпрограмм, блок 6 оперативной памяти и блок 7 управления памятью(фиг. 1).Информационный вход - выход 8 ма"шины соединен с первым входом регист Ора 1, первый и второй входы блока 4подключены соответственно к выходублока 5 и первому входу регистра 2.Первый, второй и третий входы устройства 3 соединены соответственно с выходом блока 4 и вторым и третьимвыходами регистра 2, а информационный и адресный входы блока 6 подклю-,чены к выходам соответственно устройства 3 и блока 7. Кроме того, машинйсодержит блок 9 регистров команд,блок 10 управления подготовкой команди четыре группы 11-14 элементов И.Информационный выход блока Ь подключен к первому входу регистра 2 и35второму входу регистра 1, выход которого соединен с первыми входами элементов И групп 11 и 12,Первый и второй информационныевходы блока 9 подключены к выходам 40элементов И групп 11 и 12, а первыйи второй информационные выходы - кпервым входам элементов И групп 13и 14, выходы которых соединены с входом блока 7 и вторым входом регистра 2. Первый и второй адресные входы блока 9 подключены к первому ивторому выходам 15 и 16 блока 10,третий выход 17 которого соединенсо вторыми входами элементов И групп11 и 14, а четвертый выход 18 - свторыми входами элементов И групп12 и 13, Первый и второй входы конца массива, вход конца вычисленийи синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому,второму, третьему и четвертому входам 19-22 блока 10,1 ЬБлок 10 содержит два счетчика адреса 23 и 24, два лешифратора 25 и 26, пять элементов И 27-31,триггер 32 переключения, триггер 33 признака записи и линию 34 задержки (фиг, 2), Вход 19 соединен с первым входом триггера 33, выход которого подключен к первому входу элемента 27, вход 20 соединен с вторым входом элемента 27, выход которого подключен к входам триггера 32 и линии 34 задержки, выход которой соединен с вторым входом триггера 33.Единичный выход триггера 32 подключен к первым входам элементов 28 и 30 и выходу 17 блока, нулевой выход этого триггера - к первым входам элементов 29 и 31 и выходу 18 блока.Вход 21 соединен с вторыми входами элементов 28 и 3 1, а вход 22 с вторыми входами элементов 29 и 30. Вход счетчика 23 подключен к выходам элементов 28 и 29, а выход - к входу дешифратора 25, вход счетчика 24 соединен с выходами элементов 30 и 3 1, а выход - с входом дешифратора 26.Выходы деиифраторов 25 и 26 подключены к выходам 15 и 16 блока. Блок 4 содержит счетчик 35 тактов, дешифратор 36 тактов, регистр 37 операций, коммутатор 38 операций и выходной коммутатор 39 (фиг.3).Первый вход блока 4 соединен с входом счетчика 35, выход которого подключен к входу дешифратора 36.Второй вход блока 4 соединен с входом регистра 37, выход которого подключен к входу коммутатора 38.Первый и второй входы коммутатора 39 соединены с выходами дешифратора 36 и коммутатора .38, а выход коммутатора 39 - с выходом блока 4.Блок 7 содержит счетчик 40 адреса и коммутатор 4 1 адреса (фиг. 4),Вход блока 7 соединен с входом счетчика 40, выход которого подключен к входу коммутатора 11, а выход коммутатора 41 соединен с выходом блока.На фиг. 5 приведен пример выполнения устройства 3, которое содержит первый регистр 42, сумматор 43 и второй регистр 44,Вычислительная машина, в которой программа и исходные данные записаОсновное отличие предлагаемой машины от известной вычислительной машины состоит в том, что благодаря наличию блока 9 регистров команд, по завершению очередной операции вычисления и передачи результата, немедленно производится пересылка из следующего регистра блока 9 регистров команд информации в арифмети-. ческое устройство машины и начинается выполнение следующей операции. 7 95199 ны на магнитных картах, работает следующим образом.В магазин устройства ввода-вывода с магнитных карт помещается пакет карт с записанной на них информацией задачи. Запись информации на карте представляет собой последовательность рабочих ячеек. В каждой рабочей ячейке записана одна команда, состоящая из кода выполняемой операции, первого 10 операнда или его адреса, второго операнда или его адреса и кода команды пересылки результата вычислений.После включения машины в режим вычислений первая карта поступает в канал считывания устройства ввода- вывода, информация считывается с карты и через входной регистр 1 поступает в первую секцию блока 9 регистров команд. 20После этого информация первого регистра первой секции блока 9 регистров команд передается в регистр 2 строки.Из регистра 2 код выполняемой опе рации передается в блок 4 управления сложением, а коды первого и второго операндов передаются в арифметическое устройство 3,Если вместо числового значения операнда в рабочей ячейке записан его адрес, то этот адрес поступает в устройство 7 управления памятью из соответствующей ячейки блока 6 памяти, числовое значение операнда передается в регистр 2 строки.После передачи информации иэ регистра 2 строки в арифметическом устройстве 3 осуществляется процесс вычисления. Результат вычисления пере О дается в блок 6 памяти или задерживается на регистрах арифметического устройства, если результат является операндом для выполнения следующей команды, 45алее информация второго регистра первой секции блока 9 регистров команд передается в регистр 2 строки и т.д, Результаты решения задачи выводятся из блока 6 памяти через регистр 1 на магнитные карты или на цифропечатающую машинку.Блок 5 памяти подпрограмм имеет внешний вход, через который в него заблаговременно вводятся подпрограм ,мы, необходимые для решения данной задачи. При необходимости перехода на подпрограмму в соответствующей рабо 18чей ячейке на месте кода операциизаписывается код номера подпрограммы.Переключение секций и регистровблока 9 регистров команд осуществляется устройством 10 управления подготовкой команд.В блок 10 управления подготовкойкоманд поступают следующие сигналы:от арифметического устройства машины - импульс конца вычислений команды (на вход 2 1) и импульс концамассива вычислений (на вход 20),от устройства ввода-вывода намагнитные карты - синхронизирующиеимпульсы (на вход 22) и импульс конца массива карт (на вход 19),Вход каждого из счетчиков 23, 24соединен с выходами двух элементов И,на вход одного из этих элементов Иподается импульс конца вычисленийкоманды, на вход другого - синхронизирующие импульсы.Выход каждого из счетчиков 23,24 соединен с входом дешифратора25 или 26, выход которых подключенк соответствующему адресному входублока 9.На счетный вход триггера 32 подается импульс конца вычислений, свыхода элемента И 27 потенциалы свыходов триггера 32 подаются на управляющие входы элементы 11-14 и 28-31.На единичный .вход триггера 33подается импульс конца массива карт,на единичном выходе триггера 33 образуется потенциал, который подается на управляющий вход элемента И27, формирующего импульс конца вычислений,КРоме того, во время выполнения вычислений с использованием информации, введенной в первую секцию блока 9 регистров команд, осуществляется запись с магнитной карты следующего массива информации во вторую секцию блока 9 регистров команд.После использования в процессевычислений всей информации из первойсекции блока 9 регистров команд происходит ее отключение и подключениек регистру 2 строки второй секцииблока 9 регистров команд,Все это позволяет в несколько разповысить производительность вычислительной машины.Опишем процесс управления блоком9 регистров команд,В процессе работы машины из однойиз секций блока 9 (например, из первой) массив информации последовательно, команда за командой, считывается и передается в арифметическое устройство. После обработки инФормацииочередной команды в арифметическомустройстве формируется импульс конца вычислений команды, который обеспечивает считывание из блока 9 и передачу в арифметическое устройствоследующей команды.Далее выполняется обработка этойинформации и по окончании формируется очередной импульс конца вычислений команды и т.д.Одновременно другая секция блока9 заполняется информацией с устройства ввода-вывода.В конце массива на магнитной карте записан импульс конца массива 1991 1 Окарт, после считывания которого прекращается запись информации во вторую секцию блока 9 и при помощи триггера 33 формируется сигнал окончаниязаписи.После обработки инФормации последней команды массива считывается импульс конца массива вычислений, который формирует импульс конца вычисле О ний.Импульс конца вычислений поступает на счетный вход триггера 32, триггер переключается и этим обеспечивает переключение секции блока 9.15Далее информация считывается ипередается в арифметическое устройство из второй секции блока 9, а первая секция заполняется очередным массивом информации с магнитных карт 20и т,д.Каждая из секций блока 9 имеетсвой счетчик адреса и дешиФратор.Если секция работает в режиме считывания и передачи информации в вычислительную часть, то на вход счетчика поступает импульс конца вычислений команды.Если секция работает в режиме приема и записи информации с магнитной карты, то на вход счетчика подаются синхронизирующие импульсы карты.951991 Фиг.4 От 7 рректор С, Шекма едактор О.Юркова Техред И.Попович каз 6496/3 Тираж 671 Под ВНИИИИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., исно д. 4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,