Ячейка однородной вычислительной среды Советский патент 1988 года по МПК G06F7/00 

36

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано при построении высокопроизводительных процессоров на основе однородных вычислительных сред (ОВС). например систолических матричных процессоров.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет совмещения вычислений с режимом фонового программирования.

На чертеже представлена функциональная схема ячейки.

Ячейка содержит регистры i и 2 команд, счетчик 3, элементы ИЛИ 4 и S элементы И 6 - 8, элемент НЕ 9 j од- новибраторы 10 и II, мультиплексоры 2 - 14J демультиплексоры 15 - 17,. дешифратор 18, первый выход 19 дешифратора j арифметико-логический блок (АЛБ) 20, .коммутаторы 21 - 23 второй выход 24 дешифратора, триггеры 25 - 28, входы 29 управления вводом фоновой программьг, 30 кода команд5 31 тактовых импульсов яч ей- ки, информационные входы 32 - 35 ячейкиS выход 36 кода команд ячейки, информационные выходы 37 40 ячейки. Блок 41 - операционный (ОБ) блок 42 управления (БУ).

Регистр имеет выходы 1,1 кода временного интервала до момента .перепрограммирования, 1,2 кода one- рации, 1.3 кода значения. задержки.,

i

1,9 адреса управления мультиплексорами 2 14 и демультиплек- сорами 15 - 7 соответственно. Входы начальной установки и синхронизации не показаны.

Ячейка работает следующим образом.

Возможны следующие режимы;

непосредственного программирования;

операционно-транэитньй при -возможности фонового программирования ОВС;

операционно-транзитный с возможностью динамического перепрограммирования в ходе решения задачи.

Режим непосредственного программирования инициируется установлением единичного сигнала на входе 29, который открьшает элемент И 6 для прохождения тактовых импульсов н-а вход синхронизации последовательной записи регистра 2, на последовательный инфору аш1;- ::- ый з--:ол; которого : вгсс;,:

1

0

0

0

S

30 поступает программирующая последовательность и ньщается на выход 36 в сосед1-№}ю ячейку,

Единичньш сигнал на выходе 29 через элемент НЕ 9 и одновибратор 10 запрещает параллельную запись.информации в регистры 1 и 2, Происходит последовательная запись управляющей информации с входа 30 в регистр 2 яееек всех строк ОВС.

После завершения непосредственного программирования ОВС на выходе 29 устанавливается 1улевой сигнал, который запрещает прохождение тактовых импульсов с входа 31 через элемент И 6 на вход синхронизации последовательной записи информации в регистр 2;, что ведет к запрещению программирования ячейки, а также формирует на одновибраторе 10 и1-1пульс, который поступает через элемент ИЛИ 4 и открытый элемент И 7 на входы синхронизации параллельной записи соответ- : твенно регистров и 2 н меняет со- ..ержимое этих регистров местами, что задет к обнуленют регистра 2 и зане- сению в счетчик 3 нулевой информации с поля , . 1 регистра 1, так как он находился в нулевом состоянии.

Если кет необходимости в динамическом перепрограммировании ячайки в ходе решения одной задачи, то начинается второй режим функционирования ОВС - операционно-транзитный при возможностя: фонового программирования.

Операционный блок ячейки функцио- кирует согласно управляющей информации, хранящейся в регистре 1, и одновременно с этим может происходить фоновая запись управляющей информации в регистр 2 для следующего ь.т ритма аналогично paccMOTpeKHOi- iy к . первом режиме. После завершения очередного программирования ячейки на новый алгоритм устанавливается, нулевой уровень сигнала УВП на входе 29 и происходит параллельная перезапись информации из регистра i в регистр 2 и из регистра 2 в регистр 1, после чего ОВС переходит к обработке следующего алгоритма при нозможности очередного фонового программирования. Начало фонового программирования .:; случае, если время реализации алг- - ритма больше времени програ;ммирова- HVii; ОБС; оп седе.-т.яйтля - зк разность

времени реализации текущего алгоритма и времени программирования ОВС, так как окончание программирования инициирует новый операционно-тран- зитный режим. В противном случае операпионно-транзитный режим и фоновое программирование начинаются одновременно. Учитывая детерминированность и априорную определенность обработки данных ОВС, процесс поступления данных в ОБС и режим программирования легко синхронизируются при решении даже целого потока задач на ОВС.

Сущность операционно-транзитного режима заключается в следующем. Ячейка способна принимать данные с двух иэ четырех информационных входов 32- 35, обрабатывать их в АЛБ 20 и ре- зультат передавать на один из четырех информационных выходов 37-40. При необходимости возможна дополнительная задержка на один такт с помощью триггера 26 и коммутатора 23. Одновремен.ио с операциями в АЛБ 20 осуществля- -. :ся транзит, т.е. прием данных с одного из четырех входов 32-35 и передача их без обработки на один из четырех выходов 37-40 с выдержкой на один такт или с задержкой на два такта с помощью триггеров 27 и 28, а также коммутатора 22. АЛБ 20 вьтолня- ет набор функций, который определя - ется исходя из функций ячейки в рам- ках ОБС.

Операционно-транзитный режим с возможностью динамического перепрограммирования ФУНК.ЦИЙ в ходе решения задачи заключается в следующем.

В случае необходимости динамиче с- кого изменения функций ячейки в ходе решения задачи по.первому установлению сигнала на входе 29 в поле 2.1 регистра 2 заносится код интервала времени it, tj до момента необходимого динамического перепрограммирования, а в поля 2.2-2,9 регистра 2 - управляющая информация, по которой ячейка работает на интервале времени t t,T Ц. После снятия первого единичного сигнала с входа 29 управляющая информация из регистра 2 переписывается в регистр 1, а нулевая информация - из регистра регистр 2 и в счетчик 3. После этого устанавливается второй единичный сигнал на входе 29 и в поле 2,1 регистQ5

0 5 С c

д

5

0

5

ра 2 заносится код интервала времени At t,т tj до момента завершения динамического перепрограммирования, а в поля 2.2-2.9 регистра 2 - управляющая информация, по которой ячей- .ка работает на интервале времени fit, tj.-т t . После снятия второго еди- единичного сигнала с входа 29 информация регистров 1 и 2 меняется местами, в счетчик 3 заносится код интервала времени ut, t 7 t, и ячейка начинает функционирование в операцион- но-транзитном режиме по управляющей информации регистра 1, соответствующей интервалу времени &t, tQ t. Занесение информации в счетчик 3 инициируется единичным сигналом на выходе элемента ЯПИ 5, который открьгеает элемент И 8 для прохождения тактовьк импульсов с входа 3I на вычитающий вход счетчика 3. Начинается отсчет интервала времени t,, при завершении которого одновибратор 11 вырабатывает импульсj который произ- водит перезапись информации из регистра 1 в регистр 2, и наоборот.

В счетчик 3 заносится код временного интервала i 12 , и ячейка начинает функционировать по управляющей информации регистра 1, соответствующей этому интервалу. По окончании этого интервала происходит очередная перезапись информации в.регистрах 1 и 2, в счетчик 3 заносится код .интервала t, t т t. и ячейка функционирует аналогично рассмотренному выше.

Формула изобретения

Ячейка однородной вычислительной среды, содержащая три мультиплексора, дешифратор,,арифметико-логический блок, три демультиплексора, три коммутатора, четыре триггера И первый регистр команд, причем К-й информационный вход ячейки подключен к К-м информационным входам первого, второго и третьего мультиплексоров, (К 1,2,3,4), выход первого мультиплексора подключен к первому информационному входу арифметико-логического блока и к первому информационному входу первого коммутатора, управляющий вход которого подключен к первому выходу дешифратора, выход первого коммутатора подключен к ин- формацконному входу первого триг

гера, выход которого соединен с первым информационным входом второго ко угмутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого триггера, выход второго коммутатора соединен с информационным входом первого демультиплексора, К-е вы ходы первого, второго и третьего де мультиплексоров подключены к К-му информационному выходу ячейки, выход второго мультиплексора соединен с вторым информационным входом ариф метико-логического блока и с первым информационным входом третьего коммутатора, управляющий вход которого подключен к второму выходу дешифратора, третий выход которого подклго чен к управляющему входу арифметико- логического блока, выход третьего . мультиплексора подключен к информационному входу третьего триггера, выход которого соединен с информа- ционным входом второго демультиплексора и с вторым информационным вхо дом третьего ком 1утатора, выход которого соединен с входом четвертого триггера, выход которого соединен с информационным входом третьего демультиплексора, управляющие входы первого, второго и третьего мультиплексоров, первого, второго и треть- iero демультиплексоров, вход депиф- ратора подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам управления мультиплексорами, первому второму и третьему выходам управления демультиплексорами и выходу кода операции регистра команд, вход тактовых импульсов ячейки подключен к синхровходам с первого по четвертый триггеров и синхровходу арифметико- логического блока, выход которого . подключен к второму информационному входу первого коммутатора, отличающаяся тем, что, с целью

5 0 5 0 5 0 5

расширения функгшональных возможностей за счет совмещения вычислений и режима фонового программирования, в него введены второй регистр команд, элемент НЕ, три элемента И, два одно- вибратора,, счетчик и два элемента ИЛИ, причем вход кода команд ячейки подключен к входу последовательного приема информации второго регистра команд, выход которого подключен к информационному входу первого регистра команд, выход которого подключен к информационному входу второго регистра команд, выход последовательной вьгдачи информации которого подключен к вькоду кода команд ячейки, вход управления вводом фоновой программы устройства соединен с первым входом первого элемента И, через элемент НЕ с первым входом второго элемента И и через первый одновибратор с первым входом первого элемента ИЛИ, вход тактовых импульсов ячейки соединен с первым входом третьего элемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу синхронизации последовательно записи информации второго регистра команд, выход кода временного интервала до момента перепрограммирования первого регистра команд соединен с информационным входом счетчика, выходы счетчика подключены к входам второго элемента ИЛИ, которого соединен с вторым -входом третьего элемента И и через второй одновибратор q вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вхо- дом синхронизации параллельной записи первого регистра команд, с вторым входом второго элемента И, и с установочным входом счетчика, выход второго элемента И подключен к входу синхронизации параллельной записи информации второго регистра команд, выход третьего элемента И соединен с входом вычитания единицы счетчика.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис . пользовано при построении однородных вычислительных структур в качестве ячейки структуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Ячейка содержит регистры 1,2 команд, счетчик 3, элементы ИЛИ 4,5, элементы И 6,7,8, элемент НЕ 9, одновибраторы 10,11 мультиплексоры 12,13,4, демультиплексоры 15,16,17, дешифратор 18, первьй выход 19 дешифратора, арифметико-логи ческий блок 20, коммутаторы 21,22, 23, второй выход 24 дешифратора, триггеры 25,26,27,28, входы 29 управления вводом фоновой программы ЗО кода команд, 31 тактовых импульсов, информационные входы 32-35, выход 36 кода команды, информационные выходы 37-40 ячейки. Цель достигается за счет возможности совмещения вычислений и фонового программирования . 1 ил. (Л