Однородная вычислительная среда Советский патент 1990 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в логических средствах обработки для преобразования данных, представленных в лингвистической форме.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена схема однородной вычислительной среды; на фиг. 2 и 3 - вычислительный узел модуля коммутации однородной вычислительной среды, варианты выполнения; на фиг. 4 - узел коммутации модуля коммутации однородной вычислительной среды; на фиг. 5 --однородная вычислительная среда, вариант выполнения.

Однородная вычислительная среда содержит матрицу размером mxn модулей 1 коммутации, где тип- линейные размеры поля коммутации, вертикальные магистрали 2, входы 3 вызова, входы 4 разрешения, первый 5, второй 6 и третий 7 выходы модулей коммутации строк с первой по т-ю и столбцов с первого по (п-1)-й матрицы, выходы 8 вызова, выходы 9 инверсии и выходы 10 разрешения.

Каждый модуль 1 коммутации строк с первой по т-ю и столбцов с первого По (п- 1)-й матрицы содержит два узла 11 комму-, тации и вычислительный узел 12, Каждый модуль 1 коммутации п-го столбца матрицы содержит два узла 11 коммутации.

Вычислительный узел 12 (фиг. 2) содержит первый 13 и второй 14 информационные входы, управляющий вход 15, входы 16 настройки, первый 17, второй 18 и третий 19 выходы, элементы 20-24 коммутации, элемент 25 управления, распределителк26 импульсов, формирователи 27 и 28 единичного импульса, первый элемент 29 задержки, первый элемент И 30, интегратор 31, вентиль 32, второй элемент И 33, элемент НЕ 34 и второй элемент 25 задержки.

В варианте выполнения вычислительный узел 12 (фиг. 3) содержит элемент 36 управления, элемент НЕ 37, триггер 38, формирователь 39 единичного импульса, элемент И 40, элемент 41 задержки, элементы 42-46 коммутации.

XJ

00 ел

Узел 11 коммутации (фиг. 4) содержит элементы 47 и 48 коммутации, первый 49 и зторой 50 элементы управления.

Однородная вычислительная среда в варианте выполнения содержит группы входов 51-151-п, 52-152-2т настройки,

информационные входы 53-153-т, выходы 54-154-т, матрицу 55 размером

mxn модулей коммутации, распределитель 56 импульсов, блоки 57 ввода и блок 58 вывода.

Каждый блок 57 ввода содержит первый элемент И 59, элемент НЕ 60, второй 61 и третий 62 элементы И, триггер 63;

Блок 58 вывода содержит элементы И 64, узел 65 формирования одиночного импульса, элемент ИЛИ 66 и элемент 67 задержки.

Однородная вычислительная среда (устройство) работает следующим образом.

В процессе программирования однородной вычислительной среды вертикальные магистрали 2 матрицы 55 соединяются с входами или выходами узлов 12 в соответствии с граф-алгоритмом процесса преобразования сигнала. Указанные соединения осуществляются в узлах 11 коммутации с помощью элементов 47 и 48 коммутации.

Если каждый входной сигнал соответствует определенной семантической конструкции, то полагают, что этой же конструкции соответствует горизонталь, на которую этот сигнал поступает, т.е. наименование, горизонтали совпадает с наименованием поступающего на него сигнала, а каждый столбец матрицы вычислительной среды соответствует определенной смысловой единице. Каждому столбцу присваивают наименование, тоже наименование имеет и каждый вычислительный узел 12 этого столбца. К каждой горизонтали под- ключаюттолькотеузлы 12, которые соответствуют определенным смысловым единицам из семантической конструкции данной горизонтали. Таким образом, прочитав последовательно наименования подключенных к ней узлов 12, получают наименование этой горизонтали и поступающего на нее входного сигнала. Импульсные сигналы, поступающие в узел 12, находящийся в неподключенном состоянии (все элементы коммутации находятся в положении I), проходят через замкнутые контакты на вход сброса распределителя 26

импульсов, разрешая его работу. Поэтому, если на вход 13 узла 12 поступает импульсный сигнал, который через элемент И 33 и интегратор 31 поступает на счетный сход распределителя 26 сигналов, последний срабатывает, и на его выходе появляется

.сигнал, который проходит через элемент 35 задержки и поступает на выход 17, формируя сигнал отклика (ответный импульс) из узла 12.

Элемент 35 задержки обеспечивает

разделение во времени поступающего в узел 12 импульса и ответного импульса из нее. Элемент И 33 предотвращает срабатывание распределителя 26 импульсов от соб0 ственного сигнала, поступающего с выхода формирователя 27. Интегратор 31 предотвращает срабатывание распределителя 26 от кратковременных сигналов, которые могут появиться из-за инерционности вентиля 32.

5 Таким образом, на выходной импульс, поступающий на элемент 20 коммутации, узел 12 выдает ответный импульс, поступающий в туже цепь, по которой поступил входной импульс.

0Указанный ответный импульс через горизонталь, узел 11 коммутации, горизонталь, проходящую через этот узел 11, поступает в другой узел 12. Далее ответный импульс с этого узла поступает в первый

5 узел 12, где-через контакты элемента;20 коммутации, элемент И 33, интегратор 31 поступает на вход режима распределителя 26 импульсов.

Распределитель 26 срабатывает, на его

0 втором выходе сигнал исчезает, а на третьем выходе появляется.

Этот сигнал через формирователь 28 импульсов, контакты элемента 21 коммутации поступает в горизонталь для включения

5 последующего узла 12 данной горизонтали. Одновременно постоянный сигнал с третьего выхода распределителя 26 импульсов через замкнутые контакты элемента 23 коммутации поступает на выход 19. Этот

0 сигнал используется для разрешения вклю- . чения последующей в данной горизонтали подключенного узла 12 и поступает на контакты элемента 22 коммутации указанного узла. В том случае, если на вход узла 12

5 сигнал разрешения не поступает, распределитель 26 импульсов остается в начальном положении, т.е. на его первом выходе имеет место постоянный сигнал. Поэтому при по- ступлении на вход 13 узла 12 импульсного

0 сигнала этот сигнал через элемент 29 задержки поступает на вход элемента И 30. По- скольку на другой вход последнего поступает разрешающий сигнал с первого выхода распределителя 26 импульсов, на

5 его выходе формируется сигнал, который через замкнутые контакть элемента 24 коммутации поступает на выход 18. Этот сигнал несет информацию о том, что несмотря на наличие вызова узел 12 включиться не может из-за отсутствия соответствующего

входного сигнала или из-за отсутствип включенил какого-либо предыдущего узла 12 данной горизоит-)ли, Эпемеит 29 задержки служит для устранения ложного импульса на выходе элемента И 30 из-за инерционности распределителя 26 импульсов,

Узел 12 (фиг. 2) позволяет реализовать в однородной вычислительной среде следующие функции: узел реагирует на вызывной импульсный сигнал и выдает ответный импульсный сигнал; узел срабатывает на по- вторйый вызывной сигнал и формирует сигнал, использующийся для дальнейших преобразований; узел при получении двух вызывных сигналов дает посто5 нный сигнал разрешения для включения последующих узлов своей горизонтали и сама включается при получении аналогичного разрешающего сигнала; в случае поступления вызывного сигнала и при отсутствии разрешения для включения узел выдает сигнал, свидетельствующий о невозможности включения данного узла,

В варианте выполнения, узел 12 (фиг. 3) работает следующим образом.

Пусть, например, все элементы коммутации данного узла установлены в положение II.

Пусть на вход 15 узна подается сигнал с уровнем логического нуля. Это означает, чго, если рассматриваемый узел не первый на горизонтали, то предыдущий узел (стоящий левее .на данной горизонтали) находится во включенном состоянии или, если данн.ый узел расположен первым слева на данной горизонтали, то рассматриваемый сигнал поступает из блока 57 ввода и означает наличие информационного сигнала на соответствующем входе 53 устройства. Рассмотренный сигнал через элемент 44 коммутации поступает на вход элемента НЕ 3, сигнал с выхода которого поступает на Р- вход триггера 38, Поэтому, если на вхоД 13 узла поступает импульсный сигнал, то триггер 38 меняет свое состояние. При этом сигнал с единичного выхода поступает на вход формирователя 39 единичного импульса, который срабатывает и на его выходе формируется сигнал, который через элемент 43 коммутации поступает на выход 17. Этот сигнал является откликом на вызывной импульсный сигнал, поступающий на вход 13 узла. Этот сигнал несёт информацию о том, что данный узел включен. Сигнал с нулевого выхода триггера 38 подается на выход 19 через элемент 45 коммутации, этот сигнал используется для разрешения включения последующего подключенного узла 12.

В том случае, если на вход 15 узла сигнал разрешания не поступает, триггер 38 остаетс. п в начальном состоянии и при поступлении на вход 13 узла импульсного сиг- 5 нала через элемент 41 задержки этот сигнал поступает на вход элемента И 40. На другой вход последнего поступает сигнал с нулевого выхода триггера 38. На выходе элемента И 40 появляется импульсный сигнал, кото- 10 рый через замкнутые контакты элемента 46 коммутации поступает на выход 18. Этот сигнал несет информацию о том, что несмотря на поступление вызывного импульсного сигнала в узел этот узел включиться не 15 может из-за отсутствия сигнала, поступающего на соответствующий вход устройства или из-за отсутствия включения какого-ли о предыдущего, расположенного на данной горизонтали левее данного узла. 20 Вариант выполнения узла 12 позволяет реализовать в однородной вычислительной среде следующие функции: формирование сигнала отклика на входящий вызывной импульсный сигнал; формирование постоян- 25 него сигнала, использующегося для разрешения включения последующих узлов своей горизонтали; в случае поступления в узел вызывного импульсного сигнала и при отсутствии разрешения для ее включения 0 выдачу импульсного сигнала, свидетельствующего о невозможности включения данного узла.

Импульсы с выхода распределителя 56 используются для записи в блоки 57 сигна- 5 лов, поступающих на входы устройства. Сигнал распределителя 56 поступает на входы элементов И 61 блоков 57, разрешая их работу. На другие входы элементов И 61 и 62 поступают соответственно неинвертиро- 0 ванный и инвертированный входные сигналы. При этом триггер 63 устанавливается в состояние, соответствующее входному сигналу.

Пусть, например, под воздействием сиг- 5 налов с выходов элементов И 61 и 62 триггер 63 устанавливается в единичное состояние. Тогда на его прямом выходе, подключенном к одному из входов элемента И 59, имеет место сигнал с уровнем логической едини- 0 цы, В момент поступления на другой вход элемента И 59 импульса с соответствующего выхода распределителя, на выходе элемента И 59 появляется импульсный сигнал вызова, который поступает на соответству- 5 ющую горизонталь. Одновременно сигнал с инверсного выхода триггера 63 поступает на вход 15 для разрешения включения ближайшего к нему узла, находящегося на данной горизонтали. Это включение может произойти только при поступлении в указанный узел импульсного сигнала-вызова, выдаоаемого элементом И 59 блока 57. При этом узел включается и формирует сигнал отклика, который сам является вызовом для следующего узла, последний при этом включается и далее процесс продвижения сигнала по вычислительной среде происходит аналогично. Одна из горизонталей однородной вычислительной среды может Выть KOtt- трольной. Включение всех узлов контрольной горизонтали свидетельствует об окончании процесса преобразования сигнала в однородной вычислительной среде. Появление на какой-либо горизонтали сигнала, свидетельствующего-о невключении какого-либо из узлов контрольной горизонтали, говорит о том, что процесс поиска нужного решения должен быть возобновлен, начиная с обработки следующего входного сигнала. Поэтому процесс прохождения сигнала по однородной вычислительной среде должен заканчиваться вклю 1ениеги последнего подключенного узла на контрольной горизонтали матрицы.

Сигнал вызова из последнего подключенного узла контрольной горизонтали матрицы (крайней правой) поступает в блок 58 вывода на один из входов элемента ИЛИ 66. а также на один из входов элементов И 64, разрешал их работу. ЕСЛИ на второй вход некоторых элементов.1Л 64 поступает постоянный сигнал, несущий информацию о том, что все подключенные узлы соответствующей горизонтали включены, то на выходе этих элементов И 64 .появятся сигналы, которые подаются на-выходы устройства. .

Таким образом, на выходе устройства формируется совокупность импульсных сигналов по количеству горизонталей вычислительной среды, использованных в соответствии с алгоритмом при преобразовании входных сигналов.

Если каждая из горизонталей соответствует определенной семантической конструкции, то на выходе устройства получают совокупность сигналов, соответствующую множеству семантических ко.чструкций, выбранных в результате преобразований, проведенных над сигналами, поступавшими в устройство в соответствии с граф-алгоритмом.

Таким образом на время выдачи информацми из устройства осгаются включенными узлы -rex горизонталей , смысловые конструкции аходных сигналов которых удовлетворяют условиям (или ограничениям), поставленным перед ними граф-алго рмтмом, условиями иеобходимым.и для решения требуемой задачи.

Одновременно с подачей разрешающего сигнала на элемент И 64 сигнал вызова с соответствующего узла контрольной горизонтали матрицы поступает на один из входов элемента ИЛИ 66 блока 58. Далее этот сигнал запускает формирователь 65 одиночного импульса, импульсный сигнал с выхода которого поступает на другой вход элемента ИЛИ 66 для предотвращения преждевре0 менного прекращения работы формирователя 65, а также поступает через элемент 67 задержки на вход режима распределителя 56 для перевода его.в последующее состояние. При этом на следующем выходе рас5 пределителя 56 появляется импульс, который поступает в соответствующий блок 57. При этом процесс преобразования входных сигналов повторяется. .

В том случае, если процесс преобразо0 вания сигналов прерывается вследствие отсутствия, например, условия для его завершения, на соответствующем выходе 6 контрольной горизонтали, связанной с соответствующей вертикальной магистралью

5 (вертикалью), принимающей сигналы сбоя, появляется сигнал, свидетельствующий о том, что на какой-либо из вертикалей процесс, преобразования прерывается . В этом случае запускается формирователь 65 оди0 ночного импульса, сигнал с выхо; ; ui -;poro через элемент 67 задержки переводит распределитель 56 в последующее положение, после чего процесс преобразования сигналов производится аналогично описанному.

35

Формула изобретения Однородная вычислительная среда, содержащая матрицу мо,цулей коммутации размером тхп, где тип -линейные разме40 ры поля коммутации, отличающаяся, тем, что, с целью повышения быстродействия, входы вызова с первого по т-й однородной вычислительной среды подключены соответственно к первым информационным

45 входам модулей коммутации первого столбца с первой по т-ю строк матрицы, входы разрешения с первого по т-й однородной вычислительной среды подключены соответственно к первым управляющим входам

50 модулей коммутации первого столбца с первой по т-ю строк матрицы, первый, второй и третий выходы модуля коммутации i-й

строки j-ro столбца матрицы, где ,

j 1n-2, подключены соответственно к

первому информационному, второму информационному и первому управляющему входам модуля коммутации -й строки О+Я го столбца матрицы, информационные вхо- ды.-выходь1 модулей коммутации 1-го столбца матрицы, где , объединены

между собой через вертикальную млгмст- раль, первый и второй выходы модуля коммутации 1-й строки (п-1)-го столбца матрицы подключены соответственно к первому и второму информационныг входам модуля коммутации i-й строки п-то столбца матрицы, первый и второй выходы которого подключены соответственно к i-м выходам вызова и инверсии однородной вычислительной среды, 1-й выход разрешения кото- рой подключен к третьему выходу модуля коммутации i-й строки (п-1)-го столбца матрицы, настроечные входы 1-й группы однородной вычислительной среды подключены к настроечным входам модулей коммутации 1-го столбца матрицы, при этом каждый модуль коммутации с первой по т-ю строк и с первого по (п-1)-й столбцов матрицы содержит первый и второй узлы коммутации и вычислительный узел, причем в каждом мо- дуле коммутации с первой по т-ю строк и с первого по (п-1)-й столбцов матрицы первый управляющий, первый и второй информационные входы модуля коммутации подключены соответственно к управляющему входу вычислительного-уз- а м информационным входам первого и второго узлов коммутации, выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычислительного узла, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам модуля коммутации, информационный вход-выход которого подключен к информационным входам-выходам первого и второго узлов коммутации, настроечные входы модуля коммутации подключены соответственно к настроечным входам первого, второго узлов коммутации и вычислительного узла, при этом каждый модуль коммутации п-го столбца матрицы содержит первый и второй узлы коммутации, причем в каждом модуле коммутации п-го столбца матрицы, первый и второй информационные входы модуля коммутации подключены соответственно к информационным входам первого и второго узлов коммутации, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам модуля коммутации, информационный вход-выход которого подключен к информационным входам-выходам первого и второго узлов коммутации, настроечные входы модуля коммутации подключены соответственно к настроечным входам первого и второго узлов коммутации.

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в логических средствах обработки для преобразования данных, представленных в лингвистической форме. Цель изобретения - повышение быстродействия. Однородная вычислительная среда содержит матрицу размером M .N модулей коммутации, где M и N - линейные размеры поля коммутации. 5 ил.

и,

--г

Ы

J

Фие.З

. &;(O&6/

-j---

5(6)

E

.

&ыЗ:Ыоиал (uHeepci-K}fjf шина

/

Ч

,.

;/

, дергтшкам

0Lf.

К-т

n-ta

Гори. Sxod настройки

3(6)

J st-n-i si-n

ДЬ«

Huts