АН СССР J „T.'^i''; • •-^^^••';• ^--i^A,. .jf;:.\tC2CO!GC;ri'^^>& плг^иткз •->& Советский патент 1965 года по МПК G06F15/16 

Известны вычислительные системы, состоящие из двух универсальных цифровых вычислительных машин одинакового класса, специально предназначенных для совместной работы.

Известны также вычислительные системы, состоящие из двух или более вычислительных машин разных классов, которые управляются центральным устройством и взаимодействие которых предусматривается при разработке системы.

В некоторых современных крунных универсальных машинах применяются быстрые оперативные запоминающие устройства на регистрах, микропрограммные устройства управления, постоянные запоминающие устройства для стандартных программ.

Предлагаемая вычислительная система состоит из произвольной серийной универсальной цифровой вычислительной машины и специальной малой вычислительной машины, содержащей быстродействующее арифметическое устройство с оперативным запоминающим устройством небольшой емкости на триггерных регистрах, микронрограммное устройство управления, полупостоянное запоминающее устройство для стандартных подпрограмм и имеет следующие отличительные особенности.

ной мащины через согласующее устройство подключен к единичному входу триггера блокировки, нулевой выход которого через согласующее устройство подключен к вентилю тактовых импульсов универсальной машины.

Выход дешифратора команды универсальиой машины через согласующее устройство подключен к первому входу вентиля, второй вход которого подключен к нулевому выходу

0 триггера-распределителя, выход этого вентиля подключен к первым входам групп вентилей, передающих на соответствующие регистры малой машины находящуюся в адресной части регистра команд универсальной машины информацию об адресе начала массива аргументов в оперативном запоминающем устройстве универсальной мащины, об адресе начала стандартной подпрограммы в полупостоянном запоминающем устройстве малой мащи0 пы и о числе циклов выполнения этой подпрограммы.

Выходы регистра адреса аргументов подключены через согласующее устройство к формирователям кода адреса универсальной

5 машины, выход1з1 комаидного регистра адреса малой машины подключены к дешифратору адреса запоминающего устройства стандартных подпрограмм малой машины, выход счетчика циклов - к нулевым входам триггерады кодовых формирователей универсальной машины через согласующее -устройство и вентили приема числа подключены к входам регистров арифметического устройства малой машины, а выходы этнх регистров через вентили выдачи числа и согласуюш,ее устройство подключены к входам кодовых формирователей универсальной машины.

Выход тактового генератора малой машины подключен к первому входу вентиля, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера синхронизации, а выход - к первому входу собирательной схемы тактовых импульсов; выход тактового генератора универсальной машины через согласуюш.ее устРойство подключен к первому входу вентиля, второй вход которого подключен к нулевому выходу триггера синхронизации, а выход - ко второму входу той же собирательной схемы; триггер синхронизации управляется сигналами Микропрограмм, а выход собирательной схемы тактовых импульсов подключен ко входу счетчика микрокоманд малой машины.

Указанные особенности обеспечивают возможность быстро, экономично и без суш,ественных изменений в универсальной машине построить на основе произвольной серийной универсальной машины -вычислительную систему, обладаюш,ую следующими преимушествами: значительно увеличивается эффективное быстродействие системы за счет передачи большого числа операций на сравнительно быструю малую машину, особенно нр-и решении задач линейной алгебры, линейного программирования, дифференциальных уравнений; расширяется класс решаемых на системе задач путем разделения функций между универсальной машиной и малой машиной;

возможно гибкое изменение кода команд системы за счет микропрограммирования в малой машине;

возможно гибкое использование оперативного запоминающего устройства универсальной машины путем модификации адресов в малой машине и микропрограммного управления обменом информации между универсальной и малой машинами;

возможность использования универсальной машины в неизменном виде.

На чертеже приведена функциональная блок-схема предлагаемой вычислительной системы (схема разделена пунктиром на две части: в верхней изображены блоки универсальной машины, в нижней - блоки малой машины.

Для обращения к малой машине в код команд универсальной машины вводится дополнительная команда. При появлении этой команды на регистре команд / дешифратор команды универсальной машины 2 выдает сигнал обращения к малой машине. Этот сигнал через, согласующее устройство 3, -предназначенное для согласования физических характеристик обеих машин, поступает по шине 4 на вход вентиля 5 и единичный вход триггера

блокировки 6. Триггер 6 устанавливается в состояние «1 и выдает сигнал блокировки универсальной машины, который по шине 7 поступает через согласующее устройство 3 на вентиль тактовых импульсов 8.

Вентиль 5 управляется нулевым выходом триггера-распределителя 9. Если к моменту обращения малая машина еще не выполнила программу предыдущего обращения, триггер

9 находится в состоянии «1 и вентиль 5 заперт. По окончании программы предыдущего обращения триггер 9 цереключается в состояние «О, вентнль 5 отпирается, пропускает сигнал обращения, который отпирает группы

вентилей W, 11 и 12, передающие с регистра команд / на регистры 13, 14 и 15 информацию, содержащуюся в адресной части команды обращения: на регистр 13 - адрес начала массива аргументов в онеративном запоминающем устройстве универсальной машины, на регистр 14 - адрес начала стандартной подпрограммы в полупостоянном запоминающем устройстве 16 малой машииы, на регистр 15- показатель числа циклов выполнения этой подпрограммы.

Каждая подпрограмма малой машины начинается с некоторой команды обмена, нод которой выдается из запоминающего устройства 16 на регистр команд 17 малой машины.

Из памяти 18 устройства управления выбирается соответствующая микронрограмма обмена. Набор таких микропрограмм хранится в памяти 18 и .предназначен для гибкого управления обменом информацией между универсальной и малой машинами.

Поскольку в процессе обмена временные характеристики определяются универсальной машиной, малая машина переключается на синхронизацию тактовыми импульсами универсальной. Для этого в самом начале любой микронрограммы обмена производится нереключение триггера синхронизации 19 в состояние «О. Вентиль 20 отпирается, а вентиль 21 запирается. На счетчик микрокоманд 22 через собирательную схему 23 начинают поступать импульсы тактового генератора 24 универсальной машины. Регистр 13 в процессе обмена играет роль регистра адреса универсальной машины. Один из сигналов микропрограмм обмена отпирает группу вентилей 25 и содер}ки.мое регистра 13 поступает на входы формирователей кода адреса 26 универсальной машины. Другой сигнал в нужный момент отнирает группу вентилей приема числа 27, и

код аргумента с выхода кодовых формирователей числа 28 универсальной машины поступает через согласующее устройство 3 в арифметическое устройство 29 малой машины. В последней микрокоманде любой микропрограммы обмена производится переключение малой машины в режим внутренней синхронизации от тактового генератора 30 и нереход в ячейку запоминающего устройства 16, где начинается необходимая стандартная подпроисходит новый переход на одну из микропрограмм обмена, результат проделанных вычислений через группу вентилей выдачи числа 31 и Согласующее устройство 5 поступает на входы кодовых формирователей 28 и передается в оперативное запоминающее устройство универсальной машины - в ячейку, соответствующую содержимому регистра 13. Регистр 13 может работать в режиме счетчика. Кроме того, он связан через группы вентилей 32 и 33 с арифметическим устройством 29, что позволяет осуществлять произвольную модификацию адреса.

После каждого цикла выполнения стандартной подпрограммы и обмена Содержимое регистра-счетчика 15 увеличивается на единицу. По выполнении заданного числа циклов сигнал с выхода регистра 15 переключает триггеры б и 9, а также возвращает все схемы малой машины в исходное состояние.

Кроме выполнения стандартных подпрограмм, находящихся в полупостоянном запоминающем устройстве 16, возможно выполнение на малой машине небольших программ, засылаемых из оперативного запоминающего устройства универсальной машины и хранимых в части регистров арифметического устройства 29. Предусмотрена также возможность параллельной работы обеих машин над независимыми участками программы.

Приблизительная оценка эффективности предлагаемой вычислительной системы может быть Получена из формулы:

1

1-1(1-)

где Э - отношение времени, необходимого для решения данной задачи на универсальной машине, к времени, необходимому для решения той же задачи на предлагаемой системе; Y - отношение количества операций, передаваемых на малую машину, к общему количеству операций в программе данной задачи; К -- отношение среднего быстродействия малой машины к среднему быстродействию универсальной машины.

Для многих задач реально значение .9. Тогда, цри , получим увеличение эффективного быстродействия 5 5. Для многих находящихся в эксплуатации универсальных машин нетрудно получить большие значения К и, следовательно, большое увеличение эффективного быстродействия.

Предмет изобретения

ющим устройством небольшой емкости на триггерных регистрах, микропрограммное устройство управления и нолупостоянное запоминающее устройство для стандартных подпрограмм, отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффективного быстродействия этой системы за счет передачи значительной части операций на малую машину и расширения класса решаемых системой задач путем разделения функций между универсальной машиной и малой машиной, а также с целью использования в системе произвольной универсальной машины без существенных изменений ее структуры, в ней выход дешифратора команды универсальной машины через согласующее устройство подключен к единичному входу триггера блокировки, нулевой выход которого через согласующее устройство подключен к вентилю тактовых импульсов универсальной машины, выход дешифратора команды которой через согласующее устройство подключен к первому входу вентиля, его второй вход подсоединен к нулевому выходу триггера-распределителя, выход этого вентиля Подключен к первым входам вентилей адреса начала массива аргументов в оперативном заноминающем устройстве универсальной машины, к первым входам вентилей адреса начала стандартной подпрограммы в

полупостоянном запоминающем устройстве малой машины, к первым входам вентилей показателя числа циклов стандартной подпрограммы, вторые выходы которых подсоединены через согласующее устройство к выходам разрядов адресной части регистра команд универсальной машины, выходы этих вентилей подключены соответственно к единичным входам триггеров регистра адреса оперативного запоминающего устройства универсальной машины, выходы которых подключены через согласующее устройство к формирователям кода адреса универсальной машины, а также к единичным входам триггеров командного регистра адреса малой машины, выходы

которых нодсоединены к дешифратору адреса полупостоянного заномннающего устройства малой машины, к единичным входам триггеров счетчика циклов стандартных подпрограмм, выход которого подключен к нулевым

входам триггера-распределителя и триггера блокировки; выходы кодовых формирователей универсальной машины через согласующее устройство подключены к первым входам группы вентилей приема числа, вторые входы

которых подсоединены к выходу микропрограммного устройства управления, а их выходы соединены со входами регистров арифметического устройства малой машины, выходы регистров арифметического устройства малой машины подключены к иервым входам групны вентилей выдачи числа, вторые входы которых присоединены к выходу микропрограммного устройства управления, а выходы через согласующее устройство подсоединены

сальной д-гашины; выход тактового генератора малой машины подключен к первому входу вентиля, второй вход которого подсоединен к единнчному выходу триггера синхронизации, а выходподключен к первому входу собирательной схемы тактовых импульсов, выход тактового генератора универсальной машины через согласуюгцее устройство подсоединен к первому входу вентиля, второй вход которого

подключен к нулевому выходу триггера синхронизации, а его выход шодсоединен «о второму входу собирательной схемы тактовых импульсов, входы триггера синхронизации подключены к выходам микропрограммного устройства управления, а выход собирательной схемы тактовых импульсов соединен со входом счетчика микрокоманд малой машины.

(У