ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН Советский патент 1967 года по МПК G06F15/16 

Известны вычислительные системы, содержащие несколько электронных вычислительных машин, из которых одна головная, а остальные - подчиненные.

Предлагаемая система отличается тем, что в ней кодовые числовые шины электронной вычислительной машины (ЭВМ) подключены через первую группу схем «И к кодовым числовым шинам устройства сопряжения левой ЭВМ, ко входам второй группы схем «И, а также через третью группу схем «И - к кодовым числовым шинам устройства сопряжения правой ЭВМ. Выходы второй группы схем «Р1 соединены соответственно со входами триггеров регистра настройки, выход первого тр иггера регистра настройки подсоединен ко вторым входам, объединенным вместе, третьей группы схем «И, выход второго триггера регистра настройки через первую схему «И, второй вход которой подключен к выходу схемы «ИЛИ, соединен с шиной признака обмена устройства сопряжения левой ЭВМ и через схему «И третьей группы - с шиной признака обмена устройства сопряжения правой ЭВМ. Выход третьего триггера регистра настройки подключен через вторую схему «И, второй вход которой соединен с выходом третьей схемы «И, к шине признака условного перехода устройства сопряжения левой ЭВМ и через схему «И третьей группы - к

шине признака условного перехода устройства сопряжения правой ЭВМ. Шина настройки ЭВМ. соединена со вторыми входами, объединенными вместе, схем «И второй группы, с шиной настройки устройства сопряжения левой ЭВМ и через схему «И третьей группы - с шиной настройки устройства сопряжения правой ЭВМ. Шины числа количества обмена ЭВМ подсоединены к установочным входам

счетчика слов, а шина счета числа ЭВМ подключена к счетному входу счетчика слов, выход которого через дешифратор соединен со вторыми входами первой группы схем «И, объединенными вместе. Шины условного перехода ЭВМ подключены соответственно ко входам схемы «ИЛИ и третьей схемы «И. Это позволяет повысить производительность системы.

На фиг. 1 дана блок-схема соединения ЭВМ

в систему однородных машин; на фиг. 2- блок-схема системы из нескольких подсистем; на фиг. 3 - вычислительная система однородных ЭВМ. Предлагаемая вычислительная система состоит из однотипных машин /, 2, 3, которые с помощью устройств сопряжения 4, 5, 6 соединены в непрерывную цепочку или кольцо.

ва сопряжения (как и ЭВМ) идентичны и не зависят от места их расположения в системе. Каждая машина занята решением независимого участка алгоритма, синхронизация их работы нроисходит в момент обмена информацией. Каждая из машин системы равноправна н может передавать или принимать информацию. В случае равенства определенных условий нескольких ЭВМ системы приоритет отдается согласно выбранному алгоритму приоритета.

Система имеет обобш,енные признаки «знака, «нуля, «переполнения и любые другие специальные обобш:енные признаки, могущие быть условиями для разветвления программ. Нараш,иванпе системы производится простым подсоединепием новых ЭВМ (с нужным набором внешних устройств). При этом все машины системы равиоправиь и могут соединяться физически в любой последовательности.

Всю цепочку из ЭВМ 7-13 и устройств сопряжения можно разбить на несколько салюстоятельных подсистем 2J, 22, 23. Граница разбиения устанавливается программно и может устанавливаться в нужное время и в нужных местах. После разбиения всей системы на подсистемы обмен информацией возможен только между машинами своей подсистемы. Каждая подсистема выполняет свои задачи или независимые части одной общей задачи автономно и независимо. В каждой подсистеме может быть в определенный промежуток времени только одна машина, передающая информацию и произвольное число приемных ЭВЛ1.

Основные особенности системы однородных ЭВМ:

1.Отсутствие головной более производительной машины, роль диспетчера в нужные моменты времени программно возлагается на одну из машин системы.

2.Возможность программного изменения коммутации между электронными машинами (программное изменение числа ЭВМ. участвующих в вычислениях: направление передачи - приема информации).

3.Параллельное выполнение большого числа операций за счет одновременного выполнения независимых частей алгоритма.

4.Высокая однородность структуры. Применение одинаковых ЭВМ в системе

одинаковых конфигураций соединений между ними позволяет существенно упростить технологию пропзводства системы ЭВМ, повысить структурную живучесть всей системы, легко реализовать принцип наращивания производительности системы путем простого подсоединения дополпительных ЭВМ.

Для программной реализации перечисленных свойств системы вводятся специ;;льпые команд: системы:

в исполнении команд обобщенного условного и безусловного переходов. Эта команда настраивает в нужное состояние специальные индикаторы каждой мащины, определяющие особенности работы данной машины в цепочке машин системы.

б). Команды передачи и приема информации.

С помощью этих команд происходит обмен 10 информацией между машинами. Обмен может происходить только между мащпнами одной подсистемы. В данный момент может быть только одна мащина, передающая информацию и произвольное число приемных. Если в 15 подсистеме одновременно появятся несколько передающих машин, то приоритет будет отдан машине согласно алгоритму приоритета. Передающая мащина посылает в канал связи «К слов, указанных в команде передачи. 20 Каждая приемная мащина принимает «Е слов, указанных в каждой команде приема. в). Команда обобщенного безусловного перехода.

Этой командой производят пересылку нужной управляюитей инструкции в любую отмеченную по этому признаку машину. Эта инструкция воспринимается в приемных машинах как команда (может быть любая команда системы команд).

0 г). Команда обобщенного условного перехода.

Эта ко.манда используется для ветвления программы всей системы по любому («знак, «нуль, «переполнение и т. д.) обобщенному 5 признаку всей системы. В формировании обобщенного признака ветвления участвуют отмеченные по этому признаку мащины системы (иодсистемы).

Кроме этого, команду обобщенного услов0 ного перехода можно использовать для синхронизации машин, участвующих в обмене.

Устройство сопряжения (фиг. 3) служит для приема, выдачи информации из собственной машины и для трансляции информации 5 слева-направо и справа-налево, а также для формирования ряда управляющих сигналов. Устройство сопряжения построено исходя из основных особенностей системы однородных ЭВМ.

0 Каналы связи с левой ЭВМ содержат: щины 24, 25, 26, 27 рабочего канала обмена информацией, шины 28 настройки, шину 29 обобщенного признака обмена, щину 30 обобщенного признака условного перехода. Каналы 5 связи с правой ЭВМ содержат: шины 31, 32, 33, 34 рабочего канала обмена информацией, шины 35, 36, 37 управляющих сигналов. Собственная ЭВМ содержит: кодовые шины 38 числа, шины 39 числа количества обмена 9 К(Е); щину 40-сигнал счета числа К(Е) «1, щины нотснциалов команд: «настройка (41, переход «(4.2), обмен «(45), условный переход «(44); шину - 45 - «признак условного перехода. Регистр 46 настройки, содержащий триггер

47 разбиения, триггер 48 признака обмена и триггер 49 участия ЭВМ в выработке признака обобщенного условного перехода; вентили 50-56 разбиения каналов связи системы; вентили 57 приема и выдачи числа из собственной ЭВМ; вентили 5S приема в регистр 46 настройки; счетчик 59 слов передачи и приема с дешифратором 60; схему формирования признака обмена-схема совпадения 61 и сборки 62; (схема «PLTPI) схему формирования признака обобщенного условного перехода - схемы совпадения 63, 64 (схемы «И).

Информация из машины в машину передается по шипам рабочего канала. Слева по шипам 24, 25, 26, 27 информация поступает на кодовые шины 38 числа собствепной машины через вентили 57, если разрешает потенциал с дешифратора 60 счетчика приема машинных слов. Информация поступает в правую ЭВМ системы через вептилп 53, 54, 55, 56 на шипы 31, 32, 33, 34, если установлен разрешающий потенциал на триггере 47 разбиения системы регистра 46 пастройки. Аналогично, информация из правой машины поступает влево через вентили 53, 54, 55, 56. Выдача информации из собственной ЭВМ в рабочий канал происходит съемом информации с кодовых шин 38 числа машины через вентили 57, если разрешает потенциал дешифратора 60 счетчика передачи информации. Число шин в рабочем канале обмена информацией обычно определяется разностью ЭВМ системы и некоторыми техническими особенностями построения ЭВМ. Для возможности программного изменения коммутации между электронными машинами служат специальные шины системы: шипы 28, 35 настройки, шипы 29, 36 признака обмена п шины 30, 37 признака обобщенного условного перехода. Потенциалы управления системой на этих шинах формируются исходя из состояния соответствующих триггеров 47, 48, 49 трехразрядпого регистра 46 настройки каждой ЭВМ.

С помощью регистра 5 система разбивается на подсистемы 21, 22, 23, настраивается на участке в обмене (передача, прием информации); формируются обобщенные признаки обмена и условного перехода системы. Машина, желающая настроить систему (перенастроить), вырабатывает соответствующий потенциал па шине 4}, поступающий па шину 28 настройки в левые машины и шину 35 (через вентиль 50, учитывая потенциал разбпения с триггера 47) 3 правые машины. По потенциалу на шине 45 в каждой приемной машине информация передающей машины из рабочего капала поступает в регистр 46 настройки через вентили 58 тех машин, которые были отмечены в команде настройки передающий ЭВМ. Таким образом заносится информация в триггер 47 разбиения, вырабатывающий потенциал отделения всех машин, расположенных правее; в триггер 48, служащий для программного выделения машин системы, участвующих в операциях обмена и обобщенных переходов, а

также в триггер 49 для выделения тех машин, которые участвуют в выработке потенциала обобщенного условного перехода системы по любому из признаков («О, «Зн, «переполнение). Потенциал с триггера 47 разрывает цепи, транслирующие информацию слева-направо и наоборот (вентили 53, 54,55, 56). Потенциал с шины 42 при командах перехода п потенциал с шины 43 при командах

приема-передачи поступают на схему сборки 62. Учитывая состояние триггера 48, указывающего на то, что данная ЭВМ будет участвовать в этих командах, потенциал со схемы совпадения 61 поступает на общую шину 29,

распространяясь влево, и через вентиль 51 - на шипу 36, распространяясь вправо.

Потенциал соответствующей команды условного перехода со схемы совпадения 61 и потенциал триггера 49, указывающий на то,

будет или нет команда условного перехода данной ЭВМ участвовать в выработке общего признака обобщенного условного перехода системы, поступают на вход схемы совпадения 64. Потенциал со схемы совпадения 64 поступает влево на шину 30 и вправо через вентиль 52 на щину 37, сигнализируя системе о том, что данная ЭВМ готова к участию в выполнении команды обобщенного условного перехода.

Предмет изобретения

Вычислительная система однородных электронных вычислительных машин, содержащая

устройства сопряжепия, регистр настройки, счетчик, схемы «И и «ИЛИ, отличающаяся тем, что, с целью повыщения производительности системы, в пей кодовые числовые шины электронной вычислительной мащины (ЭВМ)

подключены через первую группу схем «И к кодовым числовым шинам устройства сопряжения левой ЭВМ, ко входам второй группы схем «И, а также через третью группу схем «PI - к кодовым числовым шинам устройства сопряжения правой ЭВМ, выходы второй группы схем «И соединены соответственно со входами триггеров регистра настройки, выход иервого триггера регистра настройки подсоединен ко вторым входам, объединенным

вместе, третьей группы схем «И, выход второго триггера регистра настройки через первую схему «И, второй вход которой подключен к выходу схемы «ИЛИ, соединен с шиной признака обмепа устройства сопряжения

левой ЭВМ и через схему «PI третьей группы - с шиной признака обмена устройства сопряжения правой ЭВМ, выход третьего триггера регистра настройки подключен через вторую схему «И, второй вход которой соедипен с выходом третьей схемы «И, к шине признака условного перехода устройства сопряжения левой ЭВМ и через схему «И третьей группы - к шине признака условного перехода устройства сопряжения правой

рыми входами, объединенными вместе, схем «И второй группы, с шиной настройки устройства сопряжения левой ЭВМ и через схему «И третьей грунпы - с шиной настройки устройства сопряжения правой ЭВМ, шины числа количества обмена ЭВМ подсоединены к установочным входам счетчика слов, а шина

ддаг..|АцА..1м11цp-M-g jJ I шм)

счета числа ЭВМ подключена к счетному входу счетчика слов, выход которого через дешифратор соединен со вторыми входами первой группы схем «И, объединенными вместе, шины условного перехода ЭВМ подключены соответственно ко входам схемы «ИЛИ и третьей схемы «И.

/JJOHuua раздиения