ОБЩЕСТВЕННЫЙ КОМПЬЮТЕР Российский патент 2015 года по МПК G06F15/80 

Изобретение относится к устройствам или способам цифровых вычислений или обработки данных для специальных применений, а именно к специальным конструкциям компьютеров, позволяющим или облегчающим их использование для административных, коммерческих, финансовых, управленческих, надзорных или прогностических целей.

По патенту на полезную модель RU 115946 известна электронная информационная система потребительских услуг, включающая единую централизованную базу данных, социальную сеть, удаленные базы данных по меньшей мере двух производителей услуг, удаленные базы данных исполнителя каждого производителя услуг и удаленные базы данных каждого потребителя, при этом единая централизованная база данных содержит данные всех потребителей, автоматически получаемые по защищенному соединению от удаленной базы данных потребителей или при одновременном использовании от удаленных баз данных потребителей и исполнителей услуг при получении доступа к сети Интернет, единая центральная база данных выполнена на основе системы управления базами данных, использующей технологию клиент-сервер, удаленные базы данных производителей услуг выполнены с возможностью активации и деактивации удаленных баз данных исполнителей услуг, удаленная база данных потребителя выполнена на основе микроминиатюрного персонального компьютера в виде флэш-накопителя с защитой информации и с программным обеспечением, с помощью которого накапливаются, обрабатываются и передаются по защищенному соединению в единую центральную базу данных данные потребителя, кроме того, удаленная база данных потребителя выполнена с возможностью передачи части информации в социальную сеть, удаленная база данных исполнителя услуг выполнена на основе микроминиатюрного персонального компьютера с защитой информации в виде флэш-накопителя и содержит программное обеспечение, которое обеспечивает обработку и передачу информации по защищенному соединению в единую центральную базу данных. При этом удаленная база данных производителя услуг выполнена на основе микроминиатюрного персонального компьютера с защитой информации в виде флэш-накопителя. При этом программно-аппаратный комплекс оборудования сервера социальной сети содержит веб-сервер с размещенным на нем сайтом социальной сети, сервер баз данных с информацией. При этом централизованная база данных дополнительно содержит данные всех производителей и исполнителей услуг, автоматически получаемые от их удаленных баз данных.

Недостатками этой известной системы являются:

- относительная ограниченность функциональных возможностей системы для потребителя, так как возможности администрирования ограничены использованием сети Интернет, и отсутствует возможность осуществления постоянного полного доступа, контроля и управления процессами в большинстве сфер жизнедеятельности индивида;

- отсутствие возможности гарантированного предоставления пользователю системы персонального компьютера в любой точке его нахождения, так как для работы микроминиатюрного персонального компьютера необходим внешний персональный компьютер со свободным разъемом USB, подключенный к сети Интернет;

- отсутствие возможности продолжительного функционирования системы в силу того, что система ограничена в возможностях предотвращения неисправностей, порождаемых отказами и сбоями в ее работе, возникают сложности в контроле и ремонте;

- отсутствует прозрачность и управляемость системы, так как нет возможности рассматривать систему как единое целое;

- ограниченность масштабируемости системы, так как с увеличением пользователей возрастает нагрузка на центральную базу данных, вследствие чего возникают проблемы разрешения конфликтов при одновременном обращении большого количества пользователей системы;

- низкая безопасность системы, так как у пользователя имеется возможность нарушать работу системы.

Наиболее близкой к заявляемой системе является известная по заявке на полезную модель №2013145103 единая электронная система потребителя, представляющая собой многокомпонентное аппаратное средство, состоящая из персонализированных устройств ввода-вывода информации и персонализированных компьютерных системных блоков, образующих персонализированные компьютерные рабочие станции, где персонализированные устройства ввода-вывода информации размещены в объектах недвижимости и закреплены за ними, а персонализированные компьютерные системные блоки удалены от персонализированных устройств ввода-вывода информации, собраны в одном месте и соединены с ними посредством проводной или беспроводной связи, при этом удаленные от потребителя персонализированные компьютерные системные блоки через центральный управляющий компьютерный системный блок объединены посредством проводной связи в станцию координационного персонализированного взаимодействия, которая одновременно является как самостоятельным кластером, так и узлом более высокоорганизованного кластера со своим центральным управляющим компьютерным системным блоком, причем центральный управляющий компьютерный системный блок самого высокоорганизованного кластера является центром системы.

При этом центральный управляющий компьютерный системный блок, являющийся центром системы, имеет операционную систему с серверным расширением, систему управления базами данных и систему управления программным обеспечением, а все остальные узлы системы имеют их копии, при этом на всех персонализированных компьютерных системных блоках исключена система управления программным обеспечением.

При этом единая электронная система потребителя имеет единую файловую систему и одну общую базу данных, разбитую на фрагменты, размещенные на всех узлах высокоорганизованного кластера таким образом, что каждый центральный управляющий компьютерный системный блок содержит общие данные своего кластера, а также копии данных компьютерных системных блоков, непосредственно связанных с ним в одном кластере.

При этом единая электронная система потребителя может дополняться устройством и программным обеспечением для идентификации и (или) персонализации потребителя.

Недостатками этой известной системы являются:

- отсутствие возможности одновременного приема множественных заданий, или команд, и одновременной загрузки множественных данных от множества пользователей без организации сети, так как единая электронная система потребителя строится с помощью компьютерной сети;

- ограниченная производительность системы, так как единая электронная система потребителя обладает низкой оперативностью при доступе к памяти и обмене данными;

- отсутствие возможности одновременной обработки данных в пределах множественных персональных рабочих зон, сформированных в рамках одного компьютера, использующих все его ресурсы и связанных с внешним миром, так как в единой электронной системе потребителя формируются персональные рабочие станции, обеспечивающие связь с внешним миром, а также взаимодействующие друг с другом и с другими кластерными узлами посредством сети;

- отсутствие возможности поддержки единого адресного пространства на аппаратном уровне, так как адресное пространство единой электронной системы потребителя состоит из отдельных адресных пространств, которые логически не связаны и доступ к которым не может быть осуществлен аппаратно процессором другого компьютерного системного блока;

- отсутствие возможности формирования единой среды хранения, обработки и передачи информации посредством одного устройства и без организации сети;

- отсутствие масштабируемости с возможностью изменять конфигурацию и производить при необходимости ее модернизацию без организации сети;

- низкая отказоустойчивость, так как единая электронная система потребителя централизована;

- высокое энергопотребление, так как в единой электронной системе потребителя на каждую точку подключения предусмотрен отдельный компьютерный системный блок;

- большие физические размеры станции координационного персонализированного взаимодействия, так как в станции очень велико количество сборных узлов в виде компьютерных системных блоков.

Задачей заявляемого изобретения является создание общественного компьютера в виде одного вычислительного устройства с возможностью масштабирования и одновременного подключения множества различных удаленных устройств.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

- одновременный прием множественных заданий, или команд, и одновременная загрузка множественных данных от множества пользователей без организации сети;

- способность осуществлять как быстрые множественные вычисления, так и быстрый обмен множественными данными, обеспечивая широкий диапазон решаемых задач, предъявляющих повышенные требования к производительности и объему памяти;

- одновременная обработка данных в пределах множественных персональных рабочих зон, сформированных в рамках одного компьютера, использующих все его ресурсы и связанных с внешним миром;

- поддержка единого адресного пространства на аппаратном уровне;

- формирование единой среды хранения, обработки и передачи информации посредством одного устройства и без организации сети;

- масштабируемость с возможностью комплектовать нужную конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию без организации сети;

- высокая отказоустойчивость;

- низкое энергопотребление;

- относительно небольшие физические размеры.

Технический результат достигается тем, что общественный компьютер, представляющий собой многопроцессорную вычислительную машину с возможностью одновременного подключения множества удаленных устройств ввода и вывода информации, собирается из одного или более типовых аппаратных блоков, каждый из которых состоит из размещенных на одной системной плате модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных, одного или более модулей внешнего взаимодействия и управления, где модуль внутреннего взаимодействия и управления содержит массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; каждый модуль внешнего взаимодействия и управления содержит один процессорный узел или массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; модуль параллельной обработки данных содержит массив связанных между собой процессорных узлов, который интегрирован в массив процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, а также соединен с одним процессорным узлом или массивом процессорных узлов каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления через переходные процессорные узлы, которые являются общими только для модуля параллельной обработки данных и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления; каждый процессорный узел во всех модулях каждого аппаратного блока содержит процессор и оперативное запоминающее устройство; связь между всеми устройствами осуществляется по системной и локальным магистралям, при этом системная магистраль содержит магистраль северного моста, которая связывает северные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, магистраль южного моста, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, и магистраль постоянного запоминающего устройства, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока с одним общим постоянным запоминающим устройством, содержащим интерфейс для загрузки и конфигурирования параметров компьютера.

В общественном компьютере в каждом аппаратном блоке массивы процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных и каждого модуля внешнего взаимодействия и управления имеют топологию решетки.

В общественном компьютере каждый аппаратный блок имеет по меньшей мере один модуль интеллектуального взаимодействия, который содержит массив связанных между собой процессорных узлов, имеющий топологию звезды и интегрированный в массив процессорных узлов модуля параллельной обработки данных, при этом каждый процессорный узел в модуле интеллектуального взаимодействия содержит программируемый процессор и ассоциативное запоминающее устройство.

В общественном компьютере все модули внешнего взаимодействия и управления и модуль внутреннего взаимодействия и управления в каждом аппаратном блоке имеют шинные разъемы, соединяющие модуль внешнего взаимодействия и управления одного аппаратного блока с модулем внутреннего взаимодействия и управления другого аппаратного блока в обход постоянного запоминающего устройства и чипсета модуля внутреннего взаимодействия и управления на вновь вводимом аппаратном блоке, при этом чипсет модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока заменяет чипсет модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока и по меньшей мере один процессорный узел модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока связывается с массивом процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока в обход заменяемого им в массиве процессорного узла.

В общественном компьютере каждый аппаратный блок имеет блочно-модульную конструкцию, где модуль внутреннего взаимодействия и управления, модуль параллельной обработки данных, все модули внешнего взаимодействия и управления, все модули интеллектуального взаимодействия выполнены на отдельных платах, которые соединяются шинными разъемами в одно устройство.

Согласно заявляемому изобретению выполнение общественного компьютера в виде многопроцессорной вычислительной машины с возможностью одновременного подключения множества удаленных устройств для ввода и вывода информации, позволяет организовать постоянную связь с объектами недвижимости, постоянный контроль над ними и управление этими объектами; обеспечить предоставление множеству пользователей, по сути, персонального компьютера в точках нахождения устройств для ввода и вывода информации; существенно сократить расходы на обслуживание; повысить безопасность и надежность вычислительной машины.

Так как компьютер фактически не передается пользователю в личное пользование, то его можно считать общественным.

Доступ к общественному компьютеру предоставляется пользователям только через устройства ввода-вывода информации. Устройства ввода-вывода информации устанавливаются в объектах недвижимости (дом, квартира, офис, общественное здание и т.п.) и закрепляются за ними. Такая персонализация объектов недвижимости позволяет организовать постоянную связь с ними, постоянный контроль над ними и управление этими объектами. Устройство ввода-вывода информации представляет собой, например, сенсорный монитор, датчики и т.п., которые становятся частью объекта недвижимости и позволяют обеспечить непрерывность процессов взаимодействия пользователей, предоставить возможность полного доступа к общей и персональной информации общественного компьютера для оперативной и комфортной работы с этими данными, использую все доступные устройства для ввода и вывода информации.

Таким образом, получая доступ к какому-либо устройству ввода-вывода информации, получаешь доступ к общественному компьютеру посредством проводной, беспроводной или оптико-волоконной связи.

Если потребители получают в пользование только устройства ввода-вывода информации, а сам компьютер удален от них и размещен в одном месте, то появляется возможность предоставлять пользователям централизованное сервисное обслуживание, централизовано осуществлять техническую поддержку персональных рабочих зон, что в свою очередь экономит время на устранение неполадок и снижает связанные с этим расходы как для пользователей, так и для обслуживающей компании.

Безопасность и надежность повышается отсутствием возможности у пользователя каким-либо образом нарушать работу общественного компьютера, так как ему предоставлены в пользование только устройства ввода-вывода. Главной целью повышения надежности вычислительных машин является целостность хранимых в них данных.

Согласно заявляемому изобретению то, что общественный компьютер имеет блочную конструкцию и собирается из одного и более типовых аппаратных блоков, позволяет комплектовать в соответствии с необходимым числом пользователей конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию, обеспечить высокую эксплуатационную надежность и ремонтопригодность, простоту в наладке и обслуживании, снижать энергопотребление и снижать физические размеры компьютера, уменьшая требуемое пространство для его размещения.

Блочная конструкция позволяет производить компактную сборку большого количества устройств, тем самым снижая энергопотребление и уменьшая требуемое пространство для размещения оборудования.

Заявляемый общественный компьютер по мере увеличения числа пользователей можно расширять с помощью типовых аппаратных блоков следующим образом: укрупнять дома, где модули внешнего взаимодействия - это квартиры, в район, районы в город и т.д.

Надежность и удобство обслуживания общественного компьютера предполагают, в первую очередь, борьбу с неисправностями, порождаемыми отказами и сбоями в его работе. Заявляемая блочная конструкция общественного компьютера позволяет вести борьбу по всем этим направлениям, которые взаимосвязаны.

Повышение надежности заявляемого общественного компьютера обеспечивается возможностью частого проведения профилактических работ, применением унифицированных блоков, их элементов и узлов.

Профилактические мероприятия, проводимые при эксплуатации общественного компьютера, направленные на предупреждение отказов, позволяют выявить слабые элементы и узлы, устранить их дефекты до появления полного отказа и тем самым уменьшить интенсивность отказов во всем компьютере.

Основные эксплуатационные характеристики общественного компьютера существенно зависят от удобства его обслуживания, в частности от ремонтопригодности, контролепригодности и т.д. Заявляемая блочная конструкция общественного компьютера позволяет снижать время простоя в виду того, что все блоки и их модули постоянно находятся под контролем и в пределах быстрой доступности.

Согласно заявляемому изобретению то, что каждый аппаратный блок общественного компьютера состоит из размещенных на одной системной плате модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных, одного и более модулей внешнего взаимодействия и управления, позволяет в рамках одного компьютера получить разные по функциональности и с разной конфигурацией модули, обеспечить масштабируемость с возможностью комплектовать нужную конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию без организации сети.

В каждом аппаратном блоке заявляемого общественного компьютера, предназначенного для использования в качестве вычислительной машины общего назначения, выделены модули разной конфигурации для выполнения разных функций. Это позволяет объединить функции большого количества устройств в одном устройстве.

Общественный компьютер может функционировать в следующих режимах:

- одновременный прием от множества пользователей множественных заданий, или команд, и их обработка;

- одновременная загрузка множественных данных из внешнего мира (от множества пользователей и администраторов) и данных из внешней памяти;

- хранение данных;

- обмен множественными данными между множеством пользователей;

- одновременная обработка данных в пределах множественных персональных рабочих зон, сформированных в рамках одного компьютера, использующих все его ресурсы и связанных с внешним миром;

- передача данных в процессорные узлы устройства параллельной обработки данных;

- конфигурация массива процессорных элементов вычислительного ядра и буферов данных;

- выполнение массивом процессорных элементов вычислительного ядра параллельной обработки данных;

- интеллектуальный анализ данных с запоминанием результатов (самообучение);

приостановка выполнения массивом процессорных элементов вычислительного ядра параллельной обработки данных;

- прием результатов обработки данных из процессорных узлов устройства параллельной обработки данных, передача их в процессорные узлы сформированных в рамках одного компьютера персональных рабочих зон, связанных с внешним миром;

- выгрузка результатов обработки данных во внешнюю память.

Архитектура каждого аппаратного блока заявляемого общественного компьютера состоит из трех основных взаимосвязанных частей: внешней интерфейсной части, устройства параллельной обработки данных и внутренней интерфейсной части.

При этом устройство параллельной обработки данных разделяется еще на три части: вычислительное ядро, устройство внутреннего управления ядром и устройство внешнего управления ядром. Устройство параллельной обработки данных для расширения возможностей общественного компьютера дополняется устройством интеллектуального анализа.

Функцию внешней интерфейсной части выполняют модули внешнего взаимодействия и управления. Они позволяют связать общественный компьютер с множеством пользователей (внешним миром) и выделить в общественном компьютере для каждого пользователя персональную рабочую зону, что дает возможность одновременно запускать и выполнять множество процессов из внешней среды, решать локальные прикладные задачи. Таким образом, каждая рабочая зона является отдельным вычислительным сегментом в общем устройстве общественного компьютера. При этом процессорные узлы каждого модуля внешнего взаимодействия и управления связаны с частью массива процессорных узлов устройства параллельной обработки данных для передачи информации из внешней интерфейсной части в устройство параллельной обработки данных. Модули внешнего взаимодействия и управления выполняют функции устройства внешнего управления вычислительным ядром в устройстве параллельной обработки данных. Это устройство внешнего управления управляет частью массива процессорных узлов вычислительного ядра и общей памятью, совместно используемой всеми процессорными узлами.

Внешний интерфейс двунаправленный (интерактивный), поскольку общественный компьютер, получив команды от пользователей и исполнив их, выдает информацию пользователям.

Устройство параллельной обработки данных выполняет три основные группы операций: сбор данных; собственно их обработку, в процессе которой оперирует промежуточными данными; получение и анализ результатов, т.е. выходных данных. Важным процессом для устройства параллельной обработки данных является укрупнение их от одной к другой ступени хозяйственной иерархии. В задачи устройства параллельной обработки входят проверка статистических данных, приведение их к сопоставимому виду, сложение, вычитание и другие арифметические операции, а также выборка, отсечение ненужных данных, запоминание, изменение последовательности (упорядочение), классификация и многие другие.

Функцию вычислительного ядра в устройстве параллельной обработки данных выполняет модуль параллельной обработки данных, который представляет собой массив процессорных узлов, производящий параллельные вычисления. Выделение модуля параллельной обработки данных в архитектуре аппаратного блока компьютера позволяет проводить его изменения, не изменяя других модулей блока, например, изменять количество модулей внешнего взаимодействия и управления.

Функцию устройства внутреннего управления вычислительным ядром в устройстве параллельной обработки данных выполняет модуль внутреннего взаимодействия и управления. Устройство внутреннего управления управляет всем массивом процессорных узлов вычислительного ядра и общей памятью, совместно используемой всеми процессорными узлами.

Функции устройства интеллектуального анализа в общественном компьютере выполняют модули интеллектуального взаимодействия. Устройство интеллектуального анализа вводит в параллельную обработку данных интеллектуальный анализ множественных данных, поступающих из внешнего мира, запоминание результатов, что приводит к самообучению вычислительной машины.

Внутреннюю интерфейсную часть представляет модуль внутреннего взаимодействия и управления, так как при подключении к нему внешних устройств позволяет осуществлять администрирование в общественном компьютере.

Таким образом, все модули аппаратного блока заявляемого общественного компьютера находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи.

Согласно заявляемому изобретению то, что, модуль внутреннего взаимодействия и управления содержит массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет, позволяет повысить надежность, безопасность и производительность вычислительной машины; позволяет управлять всем массивом процессорных узлов вычислительного ядра и общей памятью, совместно используемой всеми процессорными узлами устройства параллельной обработки данных; позволяет осуществлять администрирование в общественном компьютере.

Модуль внутреннего взаимодействия и управления является основной платформой аппаратного блока заявляемого общественного компьютера. Его дополняют модуль параллельной обработки данных, а через модуль параллельной обработки данных и модули внешнего взаимодействия и управления, а также модули интеллектуального взаимодействия.

В модуле внутреннего взаимодействия и управления все процессорные узлы идентичны. Каждый процессорный узел содержит процессор и оперативное запоминающее устройство. Процессорные узлы при этом имеют статус рядовых устройств вычислительной машины, которые включаются в состав массива модуля внутреннего взаимодействия и управления в нужном количестве.

Такая многопроцессорность позволяет повысить надежность, безопасность и производительность вычислительной машины, так как благодаря единому представлению отдельные узлы могут незаметно для пользователя заменять неисправные узлы, обеспечивая непрерывность и безотказную работу приложений.

Модуль внутреннего взаимодействия и управления осуществляет конфигурацию массива процессорных узлов вычислительного ядра в устройстве параллельной обработки данных и буферов входных и выходных данных, загрузку исходных данных из внешней памяти в буферы данных и выгрузку результатов обработки из буферов во внешнюю память.

Конфигурация процессорного узла включает в себя определение функциональных операторов, которые должны вычисляться процессорным узлом в соответствии с алгоритмом решения задачи, и коммутацию соединений с соседними процессорными узлами. Для реализации конкретного вычислительного алгоритма в необходимом для этого множестве процессорных узлов вычислительного ядра настраиваются межпроцессорные связи и необходимые функции используемых процессорных узлов, распределяя нагрузку на процессоры. При этом высокая производительность достигается за счет эффективной реализации алгоритма в аппаратуре.

Чипсет в модуле внутреннего взаимодействия и управления выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, процессоров, ввода-вывода и других.

К модулю внутреннего взаимодействия и управления подключаются внешние устройства, например, внешнее запоминающее устройство, а также графическая карта с памятью и устройство ввода и вывода информации для осуществления администрирования.

С внешнего устройства хранения информации модуля внутреннего взаимодействия и управления исходного аппаратного блока производится загрузка одной общей операционной системы общественного компьютера, например, UNIX-подобной.

Согласно заявляемому изобретению то, что, модуль параллельной обработки данных содержит массив связанных между собой процессорных узлов, который интегрирован в массив процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, а также соединен с одним процессорным узлом или массивом процессорных узлов каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления через переходные процессорные узлы, которые являются общими только для модуля параллельной обработки данных и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления, позволяет обеспечить взаимодействие между всеми модулями аппаратного блока, разделив все модули внешнего взаимодействия и управления; позволяет обеспечить масштабируемость общественного компьютера за счет архитектуры, производить параллельные вычисления и обмен множественными данными, обеспечивая широкий диапазон решаемых задач, предъявляющих повышенные требования к производительности и объему памяти; позволяет повысить надежность, безопасность и производительность вычислительной машины.

Модуль параллельной обработки данных представляет собой массив процессорных узлов и полностью интегрирован в модуль внутреннего взаимодействия и управления. При этом все процессорные узлы модуля параллельной обработки данных логически связаны со всеми процессорными узлами модуля внутреннего взаимодействия и управления посредством его чипсета. Это позволяет модулю внутреннего взаимодействия и управления полностью управлять процессорными узлами модуля параллельной обработки данных.

Модуль параллельной обработки данных является вычислительным ядром в устройстве параллельной обработки данных. Собственно параллельная обработка множественных данных осуществляется именно массивом процессорных узлов модуля параллельной обработки данных.

В модуле параллельной обработки данных все процессорные узлы идентичны. Каждый процессорный узел содержит процессор и оперативное запоминающее устройство.

Процессорные узлы при этом имеют статус рядовых устройств вычислительной машины, которые включаются в состав массива модуля в нужном количестве. Это позволяет наращивать число и мощность процессоров, объем оперативной памяти общественного компьютера, обеспечивая ему масштабируемость за счет архитектуры.

Многопроцессорность модуля параллельной обработки данных реализует принцип параллельной обработки данных, выражающийся в одновременном (параллельном) выполнении нескольких действий для эффективной загрузки процессоров, и позволяет повысить надежность, безопасность и производительность вычислительной машины, так как благодаря единому представлению отдельные узлы могут незаметно для пользователя заменять неисправные узлы, обеспечивая непрерывность и безотказную работу приложений.

Каждый процессорный узел массива модуля параллельной обработки данных может выполнять заданный набор функций из заданного множества возможных функций над операндами, поступающими на заданные входы из множества всех входов процессорного узла и выдавать выходные данные на заданные выходы из множества всех выходов процессорного узла. Функции процессорного узла могут включать, в том числе, функции обработки данных - логические и арифметические функциональные операторы над одним, двумя, тремя или более входными операндами, функции хранения входных, внутренних и выходных данных и функции передачи входных данных с заданных входов процессорного узла на заданные выходы - функции транзита данных.

В модуле параллельной обработки данных массив процессорных узлов объединен с массивом процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, а также соединен с одним процессорным узлом или массивом процессорных узлов каждого модуля внешнего взаимодействия и управления, что позволяет обеспечить взаимодействие между всеми модулями аппаратного блока и эффективнее распределять нагрузку на процессоры. Оптимальное решение соединения одного массива процессорных узлов с другим определяется связями их периферийных узлов. Заявляемым техническим решением допускаются также и другие варианты соединения.

Процессорные узлы модуля параллельной обработки данных связаны с процессорными узлами каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления через переходные процессорные узлы, которые логически являются общими только для модуля параллельной обработки данных и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления. Это позволяет соединить массив процессорных узлов модуля параллельной обработки данных с массивом процессорных узлов каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления, не допуская прямой связи между ними. Процессорные узлы модуля параллельной обработки данных, являющиеся общими только для модуля параллельной обработки данных и отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления, логически связаны еще и со всеми процессорными узлами этого модуля внешнего взаимодействия и управления посредством его чипсета. Это позволяет выделить в присоединяемых массивах логически общие переходные узлы, управляемые двумя модулями, и избежать конфликтов при взаимодействии других процессорных узлов друг с другом в этих модулях, где логической организацией таких взаимодействий занимаются разные чипсеты. Таким образом, функция переходных процессорных узлов заключается в том, чтобы аппаратно отделить все модули внешнего взаимодействия и управления друг от друга, а так же в соединении каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления с модулем параллельной обработки данных и в устранении возникающих конфликтов, чтобы не допустить конфликтов в модуле параллельной обработки данных и в каждом отдельном модуле внешнего взаимодействия и управления.

Массив процессорных узлов модуля параллельной обработки данных получает множественные потоки команд и данных как системных, так и из внешнего мира.

Таким образом, модуль параллельной обработки данных характеризуется множеством одновременно выполняемых вычислительных процессов с множеством данных и включает все уровни параллелизма, от конвейера операций до независимых операций и команд.

Базовой моделью вычислений в модуле параллельной обработки данных заявляемого общественного компьютера является совокупность независимых процессов, эпизодически обращающихся к разделяемым данным. Существует большое количество вариантов этой модели. На одном конце спектра - модель распределенных вычислений, в которой программа делится на довольно большое число параллельных задач, состоящих из множества подпрограмм. На другом конце спектра - модель потоковых вычислений, в которых каждая операция в программе может рассматриваться как отдельный процесс. Такая операция ждет своих входных данных (операндов), которые должны быть переданы ей другими процессами. По их получении операция выполняется, и полученное значение передается тем процессам, которые в нем нуждаются. В потоковых моделях вычислений с большим и средним уровнем гранулярности, процессы содержат большое число операций и выполняются в потоковой манере.

Согласно заявляемому изобретению то, что каждый модуль внешнего взаимодействия и управления содержит один процессорный узел или массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет, позволяет обеспечить взаимодействие с внешней средой, организовать в общественном компьютере для каждого пользователя персональную рабочую зону, являющуюся локальным вычислительным сегментом, использующим все его ресурсы, обеспечить масштабируемость модулей внешнего взаимодействия и управления за счет архитектуры.

Модуль внешнего взаимодействия и управления выполняет функции внешнего интерфейса общественного компьютера, который обеспечивает его взаимодействие с внешним миром. При этом один модуль внешнего взаимодействия и управления связан с другим модулем внешнего взаимодействия и управления только через модуль параллельной обработки данных. Все процессорные узлы каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления логически связаны с процессорными узлами модуля параллельной обработки данных, являющихся общими только для модуля параллельной обработки данных и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления посредством его чипсета, что позволяет модулю внешнего взаимодействия и управления управлять переходными процессорными узлами вычислительного ядра. Из этого следует, что модули внешнего взаимодействия и управления выделены в аппаратном блоке общественного компьютера и отделены друг от друга, что позволяет сформировать в общественном компьютере отдельные рабочие зоны, т.е. для каждого пользователя персональную рабочую зону, являющуюся локальным вычислительным сегментом. Модули внешнего взаимодействия и управления могут быть разделены как программно, так и аппаратно.

В каждом модуле внешнего взаимодействия и управления все процессорные узлы идентичные. Каждый процессорный узел содержит процессор и оперативное запоминающее устройство.

Каждый модуль внешнего взаимодействия и управления может содержать один процессорный узел, что уже позволяет достигать заявляемого технического результата, обеспечивая связь и с внешним миром, и с устройством параллельной обработки данных общественного компьютера, т.е. получать команды от пользователей и исполнив их, выдавать информацию пользователям, при этом по необходимости направлять данные на обработку в устройство параллельной обработки данных, получать обратно результаты обработки, а также по возможности максимально обрабатывать получаемые данные самостоятельно, разгружая тем самым устройство параллельной обработки данных. Оптимальное количество процессорных узлов в массиве модулей внешнего взаимодействия и управления определяется числом заменяемых во вновь вводимом аппаратном блоке процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления при объединении двух типовых аппаратных блоков. Два или более процессорных узла уже образуют массив связанных между собой идентичных процессорных узлов. Это позволяет повысить отказоустойчивость, а значит, надежность, безопасность и производительность общественного компьютера.

Процессорные узлы при этом имеют статус рядовых устройств вычислительной машины, которые включаются в состав массива модуля в нужном количестве. Это позволяет наращивать число и мощность процессоров, объем оперативной памяти модулей внешнего взаимодействия и управления, обеспечивая им масштабируемость за счет архитектуры.

Чипсет в каждом модуле внешнего взаимодействия и управления выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, процессоров, ввода-вывода и других. Это позволяет подключать к каждому модулю внешнего взаимодействия и управления различные внешние устройства, что связывает общественный компьютер с внешней средой. Для подключения устройств ввода и вывода информации, например, мониторов модули внешнего взаимодействия и управления имеют графическую карту с памятью. Подключения внешних устройств хранения информации позволяет иметь в каждой персональной рабочей зоне локальное хранилище данных. Таким образом, с увеличением вводимых модулей внешнего взаимодействия и управления значительно увеличивается объем внешней памяти общественного компьютера.

Каждый пользователь, получив доступ к общественному компьютеру, обладает им в полном объеме, т.е. использует все его ресурсы, не мешая при этом другим пользователям. Для одного пользователя присутствие другого пользователя незаметно. Их взаимодействие происходит на системном уровне.

Согласно заявляемому изобретению то, что каждый процессорный узел во всех модулях каждого аппаратного блока содержит процессор и оперативное запоминающее устройство, позволяет разделять основную память компьютера и распределять ее между процессорными узлами, осуществлять обмен данными внутри одного процессорного узла, что повышает быстродействие.

Все процессорные узлы в общественном компьютере идентичные. В качестве процессорных узлов могут применяться, например, простые RISC-процессоры с локальной памятью ограниченной емкости.

Для того чтобы подключать большое количество процессоров, необходимо физически разделять основную память и распределять ее между ними. В противном случае пропускной способности памяти просто может не хватить для удовлетворения запросов, поступающих от очень большого числа процессоров.

Доступ к памяти и обмен данными внутри одного процессорного узла осуществляется через локальную память узла и происходит очень быстро.

Согласно заявляемому изобретению то, что связь между всеми устройствами осуществляется по системной и локальным магистралям, при этом системная магистраль содержит магистраль северного моста, которая связывает северные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, магистраль южного моста, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, и магистраль постоянного запоминающего устройства, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока с одним общим постоянным запоминающим устройством, содержащим интерфейс для загрузки и конфигурирования параметров компьютера, позволяет всем процессорам участвовать в иерархии памяти и с локальной и с разделяемой памятью, а также всем устройствам общественного компьютера взаимодействовать с процессорными узлами, формирует единую среду хранения, обработки и передачи данных (единое информационное пространство), обеспечивает повышение степени отказоустойчивости и быстродействия.

Основной магистралью, реализующей мультипроцессорную работу и объединяющей все модули общественного компьютера, является системная магистраль.

Локальные магистрали имеют уменьшенное адресное пространство, меньшую нагрузочную способность по сравнению с системной магистралью. Следовательно, связь по локальным магистралям повышает быстродействие.

Таким образом, передача сообщений в общественном компьютере может осуществляться через общую магистраль либо благодаря межпроцессорным связям.

Системная магистраль соединяет все устройства компьютера в единое целое и обеспечивает их взаимодействие, взаимоуправление и работу с процессорами.

Общественный компьютер работает под управлением одной общей операционной системы, например, UNIX-подобной.

Таким образом, в общественном компьютере на аппаратном уровне поддерживается единое адресное пространство.

Для машины с единым адресным пространством это адресное пространство может быть использовано для обмена данными посредством операций загрузки и записи.

Таким образом, во всех модулях аппаратного блока физически отдельные устройства памяти адресуются как логически единое адресное пространство, что означает, что любой процессор может выполнять обращения к любым ячейкам памяти, предполагая, что он имеет соответствующие права доступа. Использование общей памяти увеличивает скорость межпроцессорного обмена.

Связь всех устройств по системной магистрали позволяет в общественном компьютере также сформировать пул внешних устройств хранения данных, т.е. один логический накопитель на основе нескольких физических, размещенных в модулях внешнего взаимодействия и управления и в модуле внутреннего взаимодействия и управления.

В результате формируется единая среда передачи данных, которая определяет единое информационное пространство.

При этом можно получать для каждого из внешних запоминающих устройств в массиве носителей точную его копию.

Все это повышает надежность хранения данных, скорость чтения и записи. Таким образом, в общественном компьютере обеспечивается повышение степени отказоустойчивости и быстродействия.

Одно общее постоянное запоминающее устройство позволяет обеспечить доступ для всех базовых устройств к программе загрузки и конфигурирования параметров компьютера, инициализировать все устройства аппаратного блока, выполнить настройку набора системной логики. Одной общей операционной системе предоставляется доступ к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам.

Функцию интерфейса для загрузки и конфигурирования параметров компьютера, выполняет, например, базовая система ввода-вывода - BIOS, которая записана в микросхеме постоянного запоминающего устройства.

Согласно заявляемому изобретению то, что в каждом аппаратном блоке массивы процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных и каждого модуля внешнего взаимодействия и управления имеют топологию решетки, определяет межпроцессорные связи и позволяет повысить скорость передачи данных при межпроцессорном обмене, а также количество одновременно активизированных соединений.

В общественном компьютере ресурсы разделяются между задачами, каждая из которых исполняется на своем подмножестве процессоров. В связи с этим возникает понятие близости процессоров, которая является важной для активно взаимодействующих процессоров. Обычно близость процессоров выражается в различной каскадности соединений, различных расстояниях между ними.

Таким образом, эффективная схема межпроцессорных связей с точки зрения организации обмена данными между вычислительными узлами предполагает прямое соединение между каждой парой вычислительных узлов. При этом возможны одновременные соединения между произвольными вычислительными узлами.

Массивы процессорных узлов всех модулей аппаратного блока имеют одну топологию - топологию решетки, что упрощает написание программ.

В общем случае решетка представляет собой матрицу процессорных узлов с межпроцессорными связями между ближайшими процессорными узлами. Частными случаями являются топология кольца, гиперкуба или тора, а также сходные им схемы связи.

Процессорные узлы в массивах связаны между собой по определенной структурной схеме, сходной с топологией или одномерной решетки, внешние узлы которой соединены, или многомерной решетки, противоположные грани которой соединены, что обеспечивает обмен данными между первыми и последними узлами горизонталей и вертикалей. При топологии одномерной решетки или «линейки» использование одного процессорного узла в модуле внешнего взаимодействия и управления становится очевидным.

Таким образом, все это позволяет минимизировать время межпроцессорных обменов и максимально увеличить количество одновременно активизированных соединений.

Циклическое соединение решетки или линии («линейки») позволяет равномерно распределять нагрузку на процессорные узлы всего массива, объединяя большее количество процессорных узлов в группы в любой части массива. Такое объединение увеличивает скорость обработки данных и расширяет используемую оперативную память.

Согласно заявляемому изобретению то, что каждый аппаратный блок имеет по меньшей мере один модуль интеллектуального взаимодействия, который содержит массив связанных между собой процессорных узлов, имеющий топологию звезды и интегрированный в массив процессорных узлов модуля параллельной обработки данных, при этом каждый процессорный узел в модуле интеллектуального взаимодействия содержит программируемый процессор и ассоциативное запоминающее устройство, позволяет в параллельную обработку данных ввести интеллектуальный анализ, что приводит к самообучению вычислительной машины.

Каждый процессорный узел в модуле интеллектуального взаимодействия содержит программируемый процессор и ассоциативное запоминающее устройство. При этом выборка информации осуществляется не по адресу операнда, а по отличительным признакам операнда.

В модуле интеллектуального взаимодействия все процессорные узлы связаны с центральным процессорным узлом, образуя отдельный вычислительный сегмент. Этот вычислительный сегмент объединяет алгоритмы обработки множественных данных, содержащиеся в процессорных узлах, в единую структуру, например, по следующей схеме.

Один из процессорных узлов содержит алгоритм обработки данных, основанный на ассоциативном сопоставлении признаков объекта, полученных из внешней среды, с объектами, содержащимися в постоянной памяти хранилища данных общественного компьютера. Продуктом сопоставления является образ некоего объекта, сформированного относительно признаков, полученных из внешнего мира и находящихся в постоянной памяти хранилища данных.

Второй процессорный узел содержит алгоритм обработки данных, основанный на ассоциативном сопоставлении полученного на первом этапе образа некоего объекта, сформированного относительно признаков, полученных из внешнего мира и находящихся в постоянной памяти хранилища, с объектами, находящимися в постоянной памяти хранилища. Продуктом сопоставления является набор новых объектов из каждого несовпадения, которые сохраняются во временную память хранилища.

Третий процессорный узел содержит алгоритм обработки данных, основанный на постоянном ассоциативном сопоставлении полученных на втором этапе новых объектов из несовпадений с данными всех текущих потоков из внешнего мира для поиска признаков, недостающих для идентификации этих объектов. Продуктом сопоставления являются дополнительные для идентификации признаки новых объектов из несовпадений.

Четвертый процессорный узел содержит алгоритм обработки данных, основанный на ассоциативном сопоставлении полученных на третьем этапе дополнительных для идентификации признаков с новыми объектами из несовпадений. Продуктом сопоставления являются уже идентифицированные объекты из несовпадений, которые записываются в постоянную память общественного компьютера.

Продуктом сопоставления являются дополнительные для идентификации признаки новых объектов из несовпадений.

Центральный процессорный узел содержит алгоритм сопоставления с эталонами - абсолютной и относительной величиной. Все процессы, выполняемые на других процессорных узлах модуля интеллектуального взаимодействия, подчиняются центральному процессорному узлу. Если обнаружится несовпадение с заложенными эталонами, то процессы будут остановлены и обнулены.

В такой последовательности алгоритмов обработки множественных данных проявляется искусственный интеллект, что приводит к самообучению вычислительной машины.

Допускается изменять количество процессорных узлов в модуле интеллектуального взаимодействия, объединяя алгоритмы обработки данных, изменять алгоритмы обработки данных. Для этого каждый процессорный узел в модуле интеллектуального взаимодействия содержит программируемый процессор.

Согласно заявляемому изобретению то, что все модули внешнего взаимодействия и управления и модуль внутреннего взаимодействия и управления в каждом аппаратном блоке имеют шинные разъемы, соединяющие модуль внешнего взаимодействия и управления одного аппаратного блока с модулем внутреннего взаимодействия и управления другого аппаратного блока в обход постоянного запоминающего устройства и чипсета модуля внутреннего взаимодействия и управления на вновь вводимом аппаратном блоке, при этом чипсет модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока заменяет чипсет модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока и по меньшей мере один процессорный узел модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока связывается с массивом процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока в обход заменяемого им в массиве процессорного узла, позволяет объединять отдельные аппаратные блоки в единое устройство, что обеспечивает масштабируемость общественного компьютера за счет конструкции.

Один аппаратный блок может быть объединен с количеством других аппаратных блоков, равным числу входящих в него модулей внешнего взаимодействия и управления.

Обход постоянного запоминающего устройства на вновь вводимых аппаратных блоках позволяет в общественном компьютере работать только одному постоянному запоминающему устройству с интерфейсом для загрузки и конфигурирования параметров компьютера.

Обход чипсета модуля внутреннего взаимодействия и управления на вновь вводимом аппаратном блоке с заменой его чипсетом модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока позволяет избежать конфликтов при взаимодействии процессорных узлов друг с другом и внешними устройствами (приеме, обработке и передачи информации), логической организацией которых и занимаются чипсеты.

Так как по меньшей мере один процессорный узел модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока, связывается с массивом процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления на вновь вводимом аппаратном блоке в обход одного процессорного узла позволяет одному процессорному узлу заменить другой процессорный узел и стать переходным, т.е. общим для массивов процессорных узлов обоих аппаратных блоков.

Для того чтобы повысить отказоустойчивость, при объединении одного аппаратного блока с другим необходимо использовать два или более переходных узла, при этом в модулях внешнего взаимодействия и управления, содержащих один процессорный узел, необходимо увеличить количество процессорных узлов, так как одного узла уже недостаточно.

В качестве шинных разъемов используются контактные монтажные платы. Допускается использование для обходов и других устройств, например джамперов.

Таким образом, связь всех магистралей и массивов процессорных узлов соединяемых аппаратных блоков общественного компьютера позволяет этим блокам работать как единое вычислительное устройство.

Согласно заявляемому изобретению то, что каждый аппаратный блок общественного компьютера имеет блочно-модульную конструкцию, где модуль внутреннего взаимодействия и управления, модуль параллельной обработки данных, все модули внешнего взаимодействия и управления, все модули интеллектуального взаимодействия выполнены на отдельных платах, которые соединяются шинными разъемами в одно устройство, позволяет на одной базе получить большое количество различных модификаций, упростить ремонт и обслуживание каждого аппаратного блока общественного компьютера, снижает энергопотребление и уменьшает требуемое пространство для размещения оборудования, обеспечивает масштабируемость общественного компьютера за счет конструкции.

В качестве шинных разъемов используются контактные монтажные платы.

Модульная конструкция и специальная структура позволяют комплектовать аппаратуру в соответствии с необходимым числом пользователей, произвольно изменять конфигурацию, добавлять новые устройства и т.п., а значит, наращивать число и мощность процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов общественного компьютера, обеспечивая ему масштабируемость за счет конструкции.

Обеспечивается возможность минимизации стоимости устройств. Стандартные модули могут изготовляться с применением автоматизированной сборки.

Блочно-модульная конструкция позволяет производить еще более компактную сборку большого количества устройств, тем самым снижая энергопотребление и уменьшая требуемое пространство для размещения оборудования. Все блоки и модули общественного компьютера могут располагаться, например, на выдвижном шасси в общем корпусе с выполненными в нем направляющими, связываться с одним источником питания в виде вынесенного внешнего блока питания, содержащего системы автономного и сетевого питания компьютера.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана архитектура типового аппаратного блока общественного компьютера;

на фиг. 2 показана общая структура типового аппаратного блока общественного компьютера без модулей интеллектуального взаимодействия;

на фиг. 3 показана общая структура типового аппаратного блока общественного компьютера с модулями интеллектуального взаимодействия;

на фиг. 4 показана структура модуля внутреннего взаимодействия и управления типового аппаратного блока общественного компьютера;

на фиг. 5 показана структура модуля параллельной обработки данных типового аппаратного блока общественного компьютера;

на фиг. 6 показана структура модуля внешнего взаимодействия и управления типового аппаратного блока общественного компьютера;

на фиг. 7 показана структура модуля интеллектуального взаимодействия типового аппаратного блока общественного компьютера;

на фиг. 8 показан процессорный узел модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных, каждого модуля внешнего взаимодействия и управления;

на фиг. 9 показан процессорный узел каждого модуля интеллектуального взаимодействия.

Общественный компьютер представляет собой многопроцессорную вычислительную машину с возможностью одновременного подключения множества удаленных устройств ввода и вывода информации и собирается из одного и более типовых аппаратных блоков 1.

Архитектура каждого аппаратного блока 1 заявляемого общественного компьютера состоит из трех основных взаимосвязанных частей: внешней интерфейсной части 2, устройства параллельной обработки данных 3 и внутренней интерфейсной части 4.

При этом устройство параллельной обработки данных 3 разделяется еще на три части: вычислительное ядро 5, устройство внутреннего управления 6 ядром 5 и устройство внешнего управления 7 ядром 5. Устройство параллельной обработки данных 3 дополняется устройством интеллектуального анализа 8.

Системная плата каждого аппаратного блока 1 логически разбита на модули: модуль внутреннего взаимодействия и управления 9, модуля параллельной обработки данных 10, одного и более модулей внешнего взаимодействия и управления 11. Системная плата каждого блока дополнительно содержит по меньшей мере один модуль интеллектуального взаимодействия 12.

В каждом аппаратном блоке 1 модуль внешнего взаимодействия и управления 11 выполняет функцию внешней интерфейсной части 2 и функцию устройства внешнего управления 7 вычислительным ядром 5. Модуль внутреннего взаимодействия и управления 9 объединяет в себе функции внутренней интерфейсной части 4 и устройства внутреннего управления 6 вычислительным ядром 5. Модуль параллельной обработки данных 10 выполняет функцию вычислительного ядра 5. Модуль интеллектуального взаимодействия 12 выполняет функцию устройства интеллектуального анализа 8.

Таким образом, каждый из типовых аппаратных блоков 1 общественного компьютера состоит из размещенных на одной системной плате модуля внутреннего взаимодействия и управления 9, модуля параллельной обработки данных 10, одного и более модулей внешнего взаимодействия и управления 11.

Модуль внутреннего взаимодействия и управления 9 содержит массив связанных между собой процессорных узлов 13 и чипсет 14.

Каждый модуль внешнего взаимодействия и управления 11 содержит один процессорный узел 15 или массив связанных между собой процессорных узлов 15 и чипсет 16.

Модуль параллельной обработки данных 10 содержит массив связанных между собой процессорных узлов 17, который интегрирован в массив процессорных узлов 13 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9, а также соединен с одним процессорным узлом 15 или массивом процессорных узлов 15 каждого модуля внешнего взаимодействия и управления 11, при этом процессорные узлы 17 модуля параллельной обработки данных 10 связаны с процессорными узлами 15 каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления 11 через переходные процессорные узлы 18, которые являются общими только для модуля параллельной обработки данных 10 и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления 11.

Оптимальное решение соединения одного массива процессорных узлов с другим определяется связями их периферийных узлов. В заявляемом техническом решении допускаются также и другие варианты соединения.

Каждый процессорный узел 13, 15, 17, 18 во всех модулях каждого аппаратного блока 1 содержит процессор 19 и оперативное запоминающее устройство 20. В модуле внутреннего взаимодействия и управления 9, модуле параллельной обработки данных 10, во всех модулях внешнего взаимодействия и управления 11 каждого аппаратного блока 1 все процессорные узлы 13, 15, 17, 18 идентичные.

Связь между всеми устройствами осуществляется по системной 21 и локальным 22 магистралям, при этом системная магистраль 21 содержит магистраль северного моста 23, которая связывает северный мост 24 чипсета 14 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 и северные мосты 25 чипсетов 16 всех модулей внешнего взаимодействия и управления 11 каждого аппаратного блока 1, магистраль южного моста 26, которая связывает южный мост 27 чипсета 14 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 и южные мосты 28 чипсетов 16 всех модулей внешнего взаимодействия и управления 11 каждого аппаратного блока 1, и магистраль постоянного запоминающего устройства 29, которая связывает южные мосты 27, 28 всех чипсетов 14, 16 каждого аппаратного блока 1 с одним общим для всех модулей постоянным запоминающим устройством 30, содержащим интерфейс для загрузки и конфигурирования параметров компьютера.

В каждом аппаратном блоке 1 массив процессорных узлов 13 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9, массив процессорных узлов 17 модуля параллельной обработки данных 10 и массив процессорных узлов 15 каждого модуля внешнего взаимодействия и управления 11 имеют топологию решетки.

Каждый аппаратный блок 1 имеет по меньшей мере один модуль интеллектуального взаимодействия 12, который содержит массив связанных между собой процессорных узлов 31, имеющий топологию звезды и интегрированный в массив процессорных узлов 17 модуля параллельной обработки данных 10, при этом каждый процессорный узел 31 в модуле интеллектуального взаимодействия 12 содержит программируемый процессор 32 и ассоциативное запоминающее устройство 33.

Все процессорные узлы 31 модуля интеллектуального взаимодействия 11 подчиняются центральному процессорному узлу 34. Оптимальное решение соединения одного массива с другим определяется связями их периферийных узлов 31. В заявляемом техническом решении допускаются также и другие варианты соединения, а также допускается дополнительно связывать и центральный процессорный узел 34 с процессорными узлами 17 модуля параллельной обработки данных 10.

Все модули внешнего взаимодействия и управления 11 и модуль внутреннего взаимодействия и управления 9 в каждом аппаратном блоке 1 имеют шинные разъемы 35, для магистрального и логического соединения модуля внешнего взаимодействия и управления 11 одного аппаратного блока 1 с модулем внутреннего взаимодействия и управления 9 другого аппаратного блока 1 в обход постоянного запоминающего устройства 30 и чипсета 14 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 на вновь вводимом аппаратном блоке 1, при этом чипсет 16 модуля внешнего взаимодействия и управления 11 предыдущего аппаратного блока 1 заменяет чипсет 14 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 вновь вводимого аппаратного блока 1 и по меньшей мере один процессорный узел 15 модуля внешнего взаимодействия и управления 11 предыдущего аппаратного блока 1 связывается с массивом процессорных узлов 13 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 вновь вводимого аппаратного блока 1 в обход заменяемого им в массиве процессорного узла 13.

На вновь вводимом аппаратном блоке 1 обход постоянного запоминающего устройства 30 обеспечивается шинными разъемами 36, обход чипсета 14 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 - шинными разъемами 37, обход процессорных узлов 13 модуля внутреннего взаимодействия и управления 9, заменяемых на процессорные узлы 15 модуля внешнего взаимодействия и управления 11 предыдущего аппаратного блока 1, - шинными разъемами 38.

В качестве шинных разъемов 35, 36, 37, 38 используются контактные монтажные платы.

Каждый аппаратный блок 1 общественного компьютера имеет блочно-модульную конструкцию, где модуль внутреннего взаимодействия и управления 9, модуль параллельной обработки данных 10, все модули внешнего взаимодействия и управления 11, все модули интеллектуального взаимодействия 12 выполнены на отдельных платах, которые соединяются в одно устройство следующими шинными разъемами: шинные разъемы 39 для соединения модуля параллельной обработки данных 10 с модулем внутреннего взаимодействия и управления 9, шинные разъемы 40 для соединения модулей внешнего взаимодействия и управления 11 с модулем параллельной обработки данных 10, шинные разъемы 41 для соединения модулей интеллектуального взаимодействия 12 с модулем параллельной обработки данных 10, шинные разъемы 42 для соединения чипсета 16 каждого модуля внешнего взаимодействия и управления 11 с магистралями северного моста 23, южного моста 26 и постоянного запоминающего устройства 29.

В качестве шинных разъемов 39, 40, 41, 42 используются контактные монтажные платы.

Все блоки и модули общественного компьютера могут располагаться, например, на выдвижном шасси в общем корпусе с выполненными в нем направляющими, связываться с одним источником питания в виде вынесенного внешнего блока питания, содержащего системы автономного и сетевого питания компьютера. Общесистемные средства, например генератор тактовых импульсов, могут находиться в отдельных модулях либо рассредоточиваться по различным модулям.

В кратком изложении загрузка общественного компьютера происходит следующим образом. После включения компьютера первой запускается программа BIOS, которая записана в микросхеме постоянного запоминающего устройства 30. Сначала она проверяет объем установленной на компьютере оперативной памяти, установку и нормальную реакцию основных устройств. Все начинается со сканирования шин с целью определения всех подключенных к ним устройств. Эти устройства регистрируются. Если присутствующие устройства отличаются от тех, которые были зарегистрированы в системе при ее последней загрузке, то производится конфигурирование новых устройств. Затем BIOS определяет устройство, с которого будет вестись загрузка.

Система загружается с внешнего устройства хранения данных модуля внутреннего взаимодействия и управления 9 исходного аппаратного блока 1 общественного компьютера. Загрузчик загружает ядро операционной системы в оперативную память. После загрузки операционная система запрашивает BIOS, чтобы получить информацию о конфигурации компьютера, создает все необходимые ей фоновые процессы и запускает графический интерфейс пользователя.

Вход в систему общественного компьютера возможен только после аутентификации и авторизации пользователей. Один и тот же пользователь не может одновременно работать более чем в одной рабочей зоне общественного компьютера, при этом для работы он может использовать любую рабочую зону, получив доступ к своему интерфейсу.

Общественный компьютер используется следующим образом.

Общественный компьютер, имеющий возможность одновременного подключения множества удаленных устройств для ввода и вывода информации и способный осуществлять как быстрые множественные вычисления, так и быстрый обмен множественными данными, может применяться, например, для обеспечения эффективной организации государственных, общественных, частных и деловых процессов, таких как согласование документов, обработка заказов, подготовка и проведение совещаний, подготовка и проведение электронных опросов, подготовка и проведение электронного голосования, совершение различных сделок, включая финансовые, организацию обслуживания населения на всех уровнях социального устройства и других процессов взаимодействия.

Общественный компьютер выступает как инструмент для исполнения государственных, административных, политических, социальных и бизнес-процессов в рамках единого цикла процессного управления.

За счет своего технического устройства общественный компьютер практически не ограничена в своих возможностях и может быть использована в большинстве сфер жизнедеятельности индивида и общества. Возможности его определяются программными приложениями, устанавливаемыми централизованно.

Общественный компьютер был разработан в качестве, базовой аппаратной платформы для осуществления проекта «Единое пространство потребителя».

Посредством общественного компьютера в проекте «Единое пространство потребителя» изначально предусмотрено осуществление единой финансовой системы потребителя (ЕФСП), системы бытового и коммунального обслуживания (СБиКО), единой административной системы (ЕАС), единой кадровой системы (ЕКС), системы персонализированного рабочего места (СПРМ), единой системы товарообеспечения населения (ЕСТН), единой системы электронных опросов и голосований (ЕСЭОиГ), системой взаимодействия населения с государственной властью и муниципальными органами (СВНсГВиМО), системой спутникового и наземного ориентирования (ССиНО), единой системы персонализации объектов недвижимости (ЕСПОН), единой система новостных и информационных каналов (ЕСНиК), единой системы оповещения о чрезвычайных ситуациях и экстренного обращения граждан (ЕСОоЧСиЭОГ), системы обеспечения индивидуальной безопасности и охраны (СОИБиО), система профессиональных рабочих станций (СПРС) и многих других систем, предусмотренных, а также не предусмотренных проектом.

Изобретение относится к средствам конструирования компьютера. Технический результат заключается в осуществлении одновременного приема множественных заданий, или команд, и одновременной загрузки множественных данных от множества пользователей без организации сети. Общественный компьютер, представляющий собой многопроцессорную вычислительную машину с возможностью одновременного подключения множества удаленных устройств ввода и вывода информации, собирается из одного или более типовых аппаратных блоков, каждый из которых состоит из размещенных на одной системной плате модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных, одного или более модулей внешнего взаимодействия и управления, где модуль внутреннего взаимодействия и управления содержит массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; каждый модуль внешнего взаимодействия и управления содержит один процессорный узел или массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; модуль параллельной обработки данных содержит массив связанных между собой процессорных узлов, который интегрирован в массив процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Общественный компьютер, представляющий собой многопроцессорную вычислительную машину с возможностью одновременного подключения множества удаленных устройств ввода и вывода информации, отличающийся тем, что собирается из одного или более типовых аппаратных блоков, каждый из которых состоит из размещенных на одной системной плате модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных, одного или более модулей внешнего взаимодействия и управления, где модуль внутреннего взаимодействия и управления содержит массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; каждый модуль внешнего взаимодействия и управления содержит один процессорный узел или массив связанных между собой процессорных узлов и чипсет; модуль параллельной обработки данных содержит массив связанных между собой процессорных узлов, который интегрирован в массив процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, а также соединен с одним процессорным узлом или массивом процессорных узлов каждого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления через переходные процессорные узлы, которые являются общими только для модуля параллельной обработки данных и этого отдельного модуля внешнего взаимодействия и управления; каждый процессорный узел во всех модулях каждого аппаратного блока содержит процессор и оперативное запоминающее устройство; связь между всеми устройствами осуществляется по системной и локальным магистралям, при этом системная магистраль содержит магистраль северного моста, которая связывает северные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, магистраль южного моста, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока, и магистраль постоянного запоминающего устройства, которая связывает южные мосты всех чипсетов каждого аппаратного блока с одним общим постоянным запоминающим устройством, содержащим интерфейс для загрузки и конфигурирования параметров компьютера.

2. Общественный компьютер по п. 1, отличающийся тем, что в каждом аппаратном блоке массивы процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления, модуля параллельной обработки данных и каждого модуля внешнего взаимодействия и управления имеют топологию решетки.

3. Общественный компьютер по п. 1, отличающийся тем, что каждый аппаратный блок имеет по меньшей мере один модуль интеллектуального взаимодействия, который содержит массив связанных между собой процессорных узлов, имеющий топологию звезды и интегрированный в массив процессорных узлов модуля параллельной обработки данных, при этом каждый процессорный узел в модуле интеллектуального взаимодействия содержит программируемый процессор и ассоциативное запоминающее устройство.

4. Общественный компьютер по п. 1, отличающийся тем, что все модули внешнего взаимодействия и управления и модуль внутреннего взаимодействия и управления в каждом аппаратном блоке имеют шинные разъемы, соединяющие модуль внешнего взаимодействия и управления одного аппаратного блока с модулем внутреннего взаимодействия и управления другого аппаратного блока в обход постоянного запоминающего устройства и чипсета модуля внутреннего взаимодействия и управления на вновь вводимом аппаратном блоке, при этом чипсет модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока заменяет чипсет модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока и по меньшей мере один процессорный узел модуля внешнего взаимодействия и управления предыдущего аппаратного блока связывается с массивом процессорных узлов модуля внутреннего взаимодействия и управления вновь вводимого аппаратного блока в обход заменяемого им в массиве процессорного узла.

5. Общественный компьютер по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что каждый аппаратный блок имеет блочно-модульную конструкцию, где модуль внутреннего взаимодействия и управления, модуль параллельной обработки данных, все модули внешнего взаимодействия и управления, все модули интеллектуального взаимодействия выполнены на отдельных платах, которые соединяются шинными разъемами в одно устройство.