Устройство для управления цифровой вычислительной машиной Советский патент 1980 года по МПК G06F9/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к устройствам управления ЦВМ и может быть использовано в системах цифровой обработ ки преимущественно непрерывных, изменяющихся в реальном масштабе времени дан ных с периодической (периоды различны) выборкой подпрограмм на фоне циклически исполняемой программы. Известно устройство управления ЦВМ содержащее схему пуска - осл-анова, генератор тактовой частоты, долговременное запоминающее устройство, регистры команд, программы, шифратор, счетчик команд и тактов, триггер режима и элементы И 1, Недостаток известного устройства состоит в том, что оно требует значительных затрат оборудования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство управления ЦВМ, содержащее блок памяти команд, вход которого соединен с выходом счетчика команд, а выход - с первым входом регистра команд, генератор импульсов, выход которого соединен со входом счетчика времени и с первым входом блокп формирования функциональных сигналов 2J. Недостатком устройства является незначительное быстродействие. Цель изобретения - повьпиение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит счетчик запросов, сумматор, блок памяти кодов времени, схему сравнения, блок памяти параметров подпрограмм и блок приостановки, причем выход счетчика времени соединен с первыми входами сумматора и схемы сравнения, выход сумматора соединен с первым входом блока памяти кодов времени, выход которого соединены со входом схрмы сравнения, выход которой соединен с первыми входами блока приостановки и блока памяти параметров подпрограмм, первый и второй входы - выходы которого соединены со входами - выходами, соответственно. счетчика команд и счетчика запросов, вто рой, третий входы, первый, второй входы выходы блока приостановки соединены, со ответственно, с выходом генератора импульсов, с выходом счетчика запросов,с входом - выходом блока формирования функциональных сигналов и с входом - вы ходом регистра команд, второй, третий вы ходы которого соединены, соответственно со вторым входом сумматора и со вхо дом счетчика запросов, а вторые входы блока памяти кодов времени и блока памя ти параметров подпрограмм соединены с четвертым выходом регистра команд. Структурная схема устройства представ лена на чертеже. Устройство управления ЦВМ содержит генератор импульсов 1, блок 2 формирова ния функциональных сигналов, счетчик 3 времени, регистр 4 команд, блок 5 памяти команд, счетчик 6 команд, сумматор 7, блок 8 памяти кодов времени, блок 9 памяти параметров подпрограмм, счетчик 10 запросов, блок 11 п{здостановки, схему сравнения 12. Устройство работает следующим образом. Программа соответствует естественному порядку следования вычислительных операций. При этом первая команда подпрограмм или отдельная команда, подлежащие из-за более высоких скоростей изменения некоторых непрерывных данных более частоту повторению, содержат ука- зания о длительности интервала повторения и количестве повторений за цикл прог раммы. Длителыюсть интервала повторения подпрограмм выбираются кратными длительности цикла программы. В первой команде подпрограммы указывается адрес ячейки блоков 8 и 9, в которой должен хранить ся адрес команды (состояние счетчика ко манды, соответствующее первой команде подпрограммы) и количество запросов на повторение подпрограммы. Каждой первой команде подпрограммы отводится своя ячейка в блоке 9, т.е. в блоке 9 занимается столько ячеек, сколько подпрограмм В команды подпрограммы ключаются также два признака: признак принадлежности первой команды к периодически повторяемым и признак того, что следующая команда также принадлежит к периодически повторяемой подпрограмме, открываемой первой командой. При выборе из блока 5 памяти кода команды с признаком принадлежности к периодическим повторяемым блок 11 производит проверку счетчиком 10 содержимого ячейки в блоке 9 с указанием количества запросов. Если при проверке оказывается, что содержимое ячейки, равно нулю, сумматор 7 вырабатывает время последующего исполнения этой команды и засылает в блок 8. Одновременно в блок 9 засылается количество запросов на исполнение подпрог- раммы и адрес первой команды повторя- емой подпрограммы. Исполняется содержательная часть команды. Если в коде команды указано, что следующая команд., принадлежит к периодически повторяемым, то следом исполняется следукхдая команда программы. Если в коде команд, отсутствует признак того, что следующая команда приндалежит к периодически повторяемым, работа по подпрограмме заканчивается,и блок 11 организует возврат к основной программе. Если при проверке оказывается, что содержимое ячейки в блоке 9 не равно нулю, то выбранное из ячейки блока 9 со- держимое замещается на количество запросов из команды, сложенное с остатком ячейки блока 9, Остальные указанные команды не исполняются, содержательная часть команды не исполняется, управление передается следующей команде. Если должна исполниться группа команд, то осуществляется лишь перебор команд с блокировкой их исполнения. С появлением запроса от схемы срав- нения 12 на исполнение периодической подпрограммы во время исполнения фоно- вой работы, блок 11 приостанавливает нормальную последовательность команд, занося в дополнительный регистр счетчика 6 адрес команды возврата, и передает управление команде, адрес которой сигналом запроса от блока 8 выбирается из счетчика 6. При этом проверяется и изменяется количество запросов. Если количество запросов больше нуля, поддрограмма исполняется,и после исполнения управление передается по адресу команды, находящемуся в дополнительном регистре счетчика 6. Если количество запросов равно единице, что означает исполнение последнего запроса, дальнейшее исполнение данной пепериодической подпрограммы блокируется засылкой в блок 8 числа большего, чем состояние счетчика 3 времени, соответствующее длине цикла программы, и количество запросов в блоке 9 устанавливается в ноль. Добавление к программе одноадресной ЦВМ каждой новой периодической подпрограммы увеличивает на команд диспетчерские программы и соответственно снижает производительность ЦВМ на 1т-2%. Так, например, диспетчерские программы для Sfe подпрограмм с различными периодичностями занимают 2500.i3000 команд и снижают производительность ЦВМ, с программой 30 000 ко- манд на 4-5%. Замена программной организации работ на аппаратную позволяет исключить диспетчерские программы периодических подпрограмм и увеличить производительность ЦВМ. Планирование работ осуществляется за первый проход цикла программы путем сдвига по фазе периодической подпрограммы, если запрос на ее исполнение появляется во время еще не законченной в исполнении другой периодической подпрограммы. Сдвиг осуществляется автоматически, так как вычисление времени следующего запроса в сумматоре 7 производит ся лишь при исполнении команды без учета времени ожидания на исполнение имею щегося запроса. Естественно, что сумма длительностей периодических подпрограмм должна быть меньше цикла программы. Введение аппаратного планирования и выборки периодических подпрограмм сокращает программу и упрощает процедуру составления про граммы. формула изобретения Устройство управления цифровой вычис лительной машины, содержащее блок памя ти команд, вход которого соединен с выходом счетчика команд, а вьисод - с первым входом регистра команд, генератор импульсов, выход которого соединен со BXOAONf счетчика времени и с первым входом блока формирования функциональных снгналор, второй вход которого соединен с первым выходом регистра команд, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит счетчик запросов, сумматор, блок памяти кодов времени, схему сравнения, блок памяти параметров подпрограмм и блок приостановки, причем выход счетчика времени соединен с первыми входами сумматора и схемы сравнения, выход сумматора соединен с первым входом блока памяти кодов времени, выход которого соединен со входом схемы сравнения, выход которой соединен с первыми входами блока приостановки и блока памяти параметров подпрограмм, первый и второй входы - Выходы ко1Х)рого соединены со входами - выходами, соответственно, счетчика команд и счетчика запросов, второй, третий входы, первый, второй входы - выходы блока приостановки соединены, соответственно, с выходом генератора импульсов, с выходом счетчика запросов, с входом - выходом блока формирования функциональных сигналов и с входом - выходом регистра команд, второй, третий выходы которого соединены соответственно со вторым входом сумматора и со входом счетчика запросов, а вторые входы блока памяти кодов времени и блока памяти параметров подпрограмм соединены с четвертым выходом регистра команд. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 446060, кл. Q 06 F 9/00, 1974. 2. Липаев В. В., Колин К. К., Серебровский JI. А. Математическое обеспечение управляющих ЦВМ, М., Сов. радио , 1972, с. 126-13О (прототип).