Вычислительная машина со структурной интерпретацией входного алгоритмического языка Советский патент 1988 года по МПК G06F19/00 

(21)1078229/26-24

(22)20.05.66

146) 30.05.88. Бюл. № 20

(71)Институт кибернетики АН СССР

(72)В.М.Глушков, С.Б.Погребинский, А.А.Стогний, В.Д.Лосев и Н.Е.Король 153)681.321 (0«8.8)

454)(57J ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА СО : СТРУКТУРНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИЕЙ ВХОДНОГО АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА, содержащая ;запоминающее устройство с символьной организацией, устройство управления процессом интерпретации входного алгоритмического языка, оперативные регистры для хранения промежуточной информации в процессе вычислений, арифметическое устройство, схемы анализа информации, устройства ввода и вывода, отлич ающая ся тем, что, с целью упрощения структуры, экономии оборудования, запоминающее устройство машины подключено иепосредственно к табличному арифметическому устройству, схеме анализа признаков, схеме анализа переполнений запоминающего устройства и к блоку формирователей кода, арифметическое устройство подсоединено к схеме анализа признаков, все блоки машины соединены с шинами микросигналов управления машиной, связанными с ма трицами микропрограмм устройства управления, подключенными к координатным счетчикам, матрицы микропрограмм связаны между собой от младших уровней к старшим шинам сигналов

в выборки части микрокоманды старшего уровня и шинами сигналов окончания

(Л работы микропрограммы мпадшего уровня, координатные счетчики соединены между собой от старших уровней к младшим шинами установки начального адреса.

Nd

х

со

СП

со Известна вычислительная машина со структурной интерпретацией входного .алгоритмического языка, содержащая запоминакяцее устройство с символьной организацией, устройство управления процессом интерпретации входного ; алгоритмического языка, оперативные регистры для хранения промежуточной информации в процессе вычислений, арифметическое устройство, схемы -ана лиза информации, устройства ввода и вывода. Предлагаемая машина отличается от известных тем, что ее запоминающее устройство подключено непосредственно к табличному арифметическому устройству, схема анализа признаков, схема анализа переполнений запоминающего устройства и к блоку формирователей кода, арифметическое устройство подсоединено к схеме анализа признаков, все блоки машины соединены с шинами микросигналов управления машиной, связанными с матрицами микр программ устройства управления, подключенными к координатным счетчикам, Матрицы микропрограмм связаны между собой от младших уровней к старшим шинами сигналов выборки части микрокоманды старшего уровня и шинами сиг налов окончания работы микропрограммы младшего уровня, координатные счетчики соединены между собой от старших уровней к младшим шинами установки начального адреса. Это позво ляет упростить структуру машины и ЭКОНОМИТЬ ее оборудование. обработки информации, схемы 7 переполнения памяти, переводящей машину при заполнении всей памяти в режим ее уплотнения; арифметико-логических таблиц 8, непосредственно преобразующих информацию, устройства 9 вводавывода, позволяющего осуществлять посимвольный ввод программы и исходных данных в запоминающее устройство, а также вывод результатов в соответствующем заданию оформлении. Устройство 10 микропрограммного управления представлено в виде микропрограммных матриц 11-13 различных уровней со своими координатными счетчиками 1А и 15, 16 и 17, 18 и 19. -На чертеже показаны также основные функциональные связи машины, образованные при помощи шин 20 и 21 сигналов изменения кода координатных счетчиков микропрограммных матриц, шин 22 микросигналов управления устройствами, шин 23 и 24 микросигналов младшего уровня, управляющих выборкой части микрокоманды старшего уровня, координатных шин 25 и 26 управления матрицами; шин 27-29 установки начальных адресов в координатных счетчиках микропрограммных матриц, кодовых шин 30 и 31, связывающих блок оперативных регистров и блок кодовых формирователей, кодовых шин 32,, связывающих запоминающее устройство с блоком кодовых формирователей, кодовых шин 33, связывающих запоминающее устройство с арифметико-логическими таблицами, адресных шин ЗА

ма машины.

Машина состоит из запоминающего устройства 1, представляющего собой память одного уровня адресации для исходной программы, исходных, промежуточных и окончательных результатов блока оперативных регистров 2-4, используемых для хранения адресной и символьной информации, а также для организации стековой памяти в произвольных местах запоминающего устрой i

-ти, кодовых шин 35 и 36 схемы анализа информации, шин 37 сигналов управления разветвлением микропрограммы, шин 38 сигналов включения микропрограммы уплотнения информации в запоминающем устройстве, кодовых шин 39 ввода-вывода.

Работает машина следующим образом. Задача, записанная в алгоритмическом языке, с помощью устройства 9 идппя-иывопа последовательно, символ

tVf при величи .-.-(. ,

дности. диапазон чисел (колидифр в порядке), а также положеапятой никак не ограничены. При ациях сложения, вычитания и умно-v.-nHH целых чисел длина чисел также е ограничивается.

Интерпретацию входного языка осуествляет устройство микропрограммного управления машины. Под интерпретацией понимается процесс непосредствен ого преобразования программы, записанной во входном языке, в язык . микросигналов.

Вначале устройство микропрограммного управления машины осуществляет предварительную обработку программы, перекодирует некоторые символы и служебные слова с целью экономичной записи задачи в запоминающем устройстве, но оставляет неизменной саму программу. При этом составляется некоторое количество вспомогательных таблиц, необходимых для дальнейшей обработки информации, и производится синтаксический контроль программы.

После предварительной обработки информация в запоминающем устройстве размещается следующим образом:

зона II

зона III

зона I

В зоне I размещается описание задачи в алгоритмическом языке. Конец

,.,-г о11р.гделяются .

в X г ,,„лаёния коккретной saf. Они могут быть произвольной дл. пределах объема запоминающего i ства., .... ... ,.

Далее в соответствии с алгоритмом интерпретации устройство микропро.- ; граммного управления осуществляет поиск первого выполнимого оператора, выполняет его и переходит к поиску

следующего выполнимого оператора.

Вычисленные значения записываются последовательно в свободные ячейки зоны III..При получении новых значений переменных запись их осуществляется, начиная с текущего свободного места памяти. Прежние значения переменных при этом не уничтожаются, b таблице адресов переменных указ зшается новый адрес значения. Так лродолжается до тех пор, пока схема переполнения памяти не зафиксирует отсутствие места в запоминающем устройстве. Микропрограммный автомат управления памятью в этом случае переводит машину в режим сжатия информации. При этом производится обзор зоны III памяти со стиранием ненужных значений переменных и соответствующим сдвигом всей информации

в сторону младших адресов памяти. Освободившаяся часть памяти используется для дальнейших записей, В случае невозможности сдвига информации автомат вырабатывает сигнал

имальная ftjiHHa -... /ьд

нее не известна, В х-ее le

ров для хранения исходных чиучаствующих в операции, а так--..«-- 1 омежуточньгх значений, получаемых выходе выполнения операции (разности порядков), суммы частных произведений, остатка частного и т.д., используется вся оперативная память машины. Действия над символами (цифрами и разделительными знаками числа) осуществляются с помощью специальной арифметико-логической матрицы, содержащей таблицу сложения, вычитания и умножения десятичных цифр, а также некоторые специальные таблицы преобразования символов.

Устройство управления машины построено в виде последовательности автоматов различного уровня количество уровней и количество автоматов одного уровня произвольно).

Каждый автомат может быть включен любым состоянием автомата более высокого уровня. По окончании работы одного из автоматов вырабатывается сигнал, переключающий автомат более высокого уровня в новое состояние

Таким образом, особенностью системы микропрограммного управления является его многоступенчатая организация, предусматривающая наличие нескольких уровней, связанных между собой:

от старших к младшим - шинами установки начального адреса в кооруправл

МИКрОП).,.,1-р-л1 4,,. ,1.„

двумя независимыми координат.счетчиками.

Таким образом, номер каждой v команды определяется двумя неза мыми координатами.

Указание о переходе к следующей микрокоманде 1 состоянию автоматаJ дается в виде сигналов изменения ко- ординат матрицы на +1 или -1.

Независимое изменение каждой из координат на +1 обеспечивает возможность перехода из каждой точки мик ропрограммной матрицы на любую из весы ми соседних микрокоманд, координаты которой отличаются от данной не более чем на -1.

Такая организация порядка следования микрокоманд позволяет без засылки нового полного aiflpeca в координатные счетчики матрицы организовать разветвление микропрограммы и циклические программы произвольной глуби

. Количество микросигналов (разрядов j , обеспечивающих переходы, не зависит от общего количества микрокоманд и достаточно для организации разветвления микропрограммы по нескольким направлениям.

Описанная структура машины обеспечивает существенную экономию аппаратуры при реализации сложных вычислительных алгоритмов, многократное пор торное использование одних и тех же алгоритмов для реалиэат ии различных вычислительных процессов, а также

выполнение операций всегда по минимально необходимому временному циклу, что существенно уменьшает среднее время выполнени) операций.