DE3228628C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Vielzahl von Datenverarbeitungselementen, die miteinander in einer rechteckförmigen Gruppierung geschaltet sind, derart, daß jedes Element Daten in die vier nächstbenachbarten Elemente übertragen kann. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise in den GB-Patentschriften 14 45 714, 15 36 933, 20 20 457 und 20 19 620 beschrieben.

Derartige Einrichtungen können zweckmäßigerweise aus einer Vielzahl von identischen Moduln aufgebaut sein, deren jeder eine Untergruppe der Verarbeitungselemente enthält. Solche Moduln sind beispielsweise LSI-Chips oder gedruckte Schaltungsplatten, auf denen Halbleiterbauteile befestigt sind.

Die Anzahl von externen Anschlüssen, die an jedem Modul erforderlich sind, hängt von der Anzahl von Verarbeitungselementen in dem Modul ab. Wenn beispielsweise der Modul eine Untergruppe von 4×4 Verarbeitungselementen enthält, sind sechzehn externe Anschlüsse (vier längs jeder Kante der Untergruppe) erforderlich, um den Modul mit benachbarten Moduln zu verbinden. Dies ist zusätzlich zu anderen erforderlichen Anschlüssen notwendig, z. B. für Steuersignale, Adressen, Energieeinspeisungen und dgl. Die Anzahl von zur Verfügung stehenden Anschlüssen bei einem bestimmten Modultyp ist üblicherweise streng begrenzt (z. B. hat ein LSI-Chip eine begrenzte Anzahl von Stiften). Dies ergibt eine obere Grenze für die Anzahl von Verarbeitungselementen, die in dem gleichen Modul vorhanden sein können.

Eine Möglichkeit, diese Schwierigkeiten zu beheben, ist in der GB-PS 20 20 457 beschrieben. Es handelt sich hierbei darum, die Anzahl von Anschlüssen zu reduzieren, die zur Verbindung mit benachbarten Untergruppen erforderlich sind, indem zwei benachbarte Anschlüsse auf benachbarten Rändern der Untergruppe kombiniert werden. Beispielsweise dient bei der speziellen Ausführungsform nach dem erwähnten Patent ein einziger Anschluß (der NW-Anschluß) dazu, Daten entweder nach Norden oder nach Westen zu führen, entsprechend dem Wert eines Leitkodes. Ähnlich führt ein anderer Anschluß (der SO-Anschluß) Daten entweder nach Süden, oder nach Osten. Diese Anordnung ermöglicht somit eine Einsparung von zwei Anschlüssen je Chip.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Datenverarbeitungseinrichtung der gattungsgemäßen Art zu erreichen, daß eine weitgehendere Einsparung der Anzahl von Anschlüssen, die zum Verbinden benachbarter Untergruppen erforderlich sind, erreicht werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einer Datenverarbeitungseinrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß innerhalb eines jeden Moduls die Verbindungen zu mindestens zwei der Verarbeitungselemente an einem Rand der Untergruppe einen Satz von externen Anschlüssen mit den Verbindungen zu der gleichen Anzahl von Verarbeitungselementen auf einer benachbarten Kante der Untergruppe teilen. Wenn beispielsweise jede Untergruppe 4×4 Verarbeitungselemente enthält, können die vier Verarbeitungselemente längs der Nordkante die gleichen vier externen Anschlüsse mit den vier Verarbeitungselementen längs der Westkante teilen, so daß sich die Anzahl von notwendigen externen Anschlüssen von 16 auf 12 verringert.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Datenverarbeitungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Modul der Datenverarbeitungseinrichtung in detaillierter Form,

Fig. 3 in detaillierter Form eines der Datenverarbeitungselemente, und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Moduls.

Fig. 1 zeigt eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Vielzahl von Moduln 10, wobei jeder Modul als ein LSI-Chip ausgebildet ist. Jeder Modul besitzt drei Gruppen von Anschlüssen 12, 14 und 16 zur Herstellung von Verbindungen mit benachbarten Moduln, wobei jede Gruppe aus vier Anschlüssen besteht. Die einzelnen Moduln sind in ihrer Form angenähert dreieckförmig dargestellt, dies ist jedoch nur aus Gründen der zeichnerischen Darstellung erfolgt; sie werden normalerweise in einem herkömmlich geformten LSI-Paket aufgenommen.

Die Moduln sind miteinander in einer rechteckförmigen Gruppierung von Reihen und Spalten geschaltet. Die Gruppe von Anschlüssen 12 in jedem Modul ist über verzweigte Pfade 18 mit der Gruppe 14 auf einem Nachbarmodul in der Nordrichtung verbunden, ferner mit der Gruppe 16 auf dem Nachbarmodul in Westrichtung (die Ausdrücke "Nord", "Ost", "Süd" und "West") werden in vorliegender Beschreibung lediglich zur Erläuterung der logischen Beziehungen zwischen den Moduln und den Elementen verwendet und sollen keine absoluten physikalischen Richtungen angeben.

Fig. 2 zeigt einen der Moduln 10 im Detail. Der Modul enthält eine 4×4 Untergruppierung von Verarbeitungselementen P. Jedes Verarbeitungselement kann ähnlich denen ausgebildet sein, die in den obenerwähnten britischen Patenten erläutert sind, und wird deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben. Jedes Verarbeitungselement (mit Ausnahme derer an den Rändern der Untergruppe) ist mit seinen vier nächsten Nachbarn in den Nord-, Ost-, Süd- und West-Richtungen verbunden, damit Daten zwischen ihnen übertragen werden können. Die Richtung der Übertragung zwischen den Verarbeitungselementen wird durch einen Leitkode bestimmt, der an alle Verarbeitungselemente parallel übertragen wird. Der Leitkode besteht aus zwei Bits, deren Bedeutung wie folgt ist:

Leitkode
Richtung
00
Nord
01	Ost
10	Süd
11	West

Nach Fig. 3 umfaßt jedes Verarbeitungselement P ein Verarbeitungselement 28 und einen Multiplexer 20 mit vier Eingängen 0, 1, 2, 3, die so geschaltet sind, daß sie Daten aus den vier Nachbarelementen in den jeweiligen Süd-, West-, Nord- und Ost-Richtungen aufnehmen. Der Multiplexer 20 ist durch einen Leitkode auf der Leitung 30 so gesteuert, daß er einen der vier Eingänge in Abhängigkeit von dem Binärwert des Kodes auswählt und Daten an das Verarbeitungselement 28 abgibt. Wenn beispielsweise der Leitkode 00 ist, wird der Eingang 0 ausgewählt, so daß jedes Verarbeitungselement Daten von dem südlichen Nachbarn aufnimmt. Damit strömen Daten in Nordrichtung.

Das Verarbeitungselement 28 gibt Daten auf der Verbindung 32 an einen der Eingänge eines jeden der Nachbarelemente ab. Wenn Verbindungen Signale in beiden Richtungen führen, ist ein Gatter zwischen jeder Zweirichtungsverbindung und dem Ausgang des Verarbeitungselementes eingeschaltet. Ein solches Gatter ist beispielsweise mit 34 im Ausgang zu einer Ostrichtungsverbindung gezeigt. Dieses Gatter wird durch die Leitkodesignale auf der Leitung 36 so gesteuert, daß es nur zum Verschieben von Daten in einer Ostrichtung aktiv ist.

Generell können die Verbindungen zwischen Verarbeitungselementen P in einem Modul 10 durch zwei Einzelrichtungsverbindungen vorgesehen sein, wobei dann Gatter 34 nicht in diesen Verbindungen zwischen den Verarbeitungselementen P vorgesehen sind. Wenn Zweirichtungsverbindungen zwischen den Verarbeitungselementen P vorgesehen sind, sind Gatter 34 in jedem Ausgang aus dem Verarbeitungselement vorgesehen. Verbindungen zwischen den Moduln 10 sind in zwei Richtungen wirksam und somit sind die Gatter 34 zwischen den Ausgängen der Verarbeitungselemente P an den Rändern des Moduls und den Anschlüssen 12, 14 und 16 vorgesehen, die eine Verbindung zu den Zweirichtungs-Zwischenmodulverbindungen 18 herstellen.

Nach Fig. 2 sind die vier Verarbeitungselemente P auf der Ostkante der Untergruppe entsprechend mit den Anschlüssen 16 verbunden, während die auf der Südkante entsprechend mit den Anschlüssen 14 verbunden sind. Die Anschlüsse auf den nördlichen und westlichen Rändern der Untergruppe sind beide über eine Gruppe von vier Zweiwegschaltern 22 mit den Anschlüssen 12 verbunden.

Die Schalter 22 haben zwei Zustände, die durch das zweite Bit des Leitkodes gesteuert sind. Wenn der Leitkode Nord oder Süd repräsentiert (d. h. das zweite Bit=0), verbinden die Schalter die Anschlüsse 12 mit der Nordkante der Untergruppe. Wenn umgekehrt der Leitkode Ost oder West repräsentiert (zweites Bit=1), verbinden die Schalter die Anschlüsse 12 mit dem Westrand.

Obgleich die Schalter 22 nur symbolisch als mechanische Schalter dargestellt sind, sind sie in der Praxis elektronische Schalter, die aus an sich bekannten logischen Bauelementen aufgebaut sind.

Wenn beispielsweise der Leitkode 00 (und damit "Nord" repräsentiert), werden Daten von jedem Verarbeitungselement zu seinem nördlichen Nachbarn innerhalb der gleichen Untergruppe verschoben. Darüber hinaus werden Daten von den Verarbeitungselementen in der Nordkante einer jeden Untergruppe über die Schalter 22, die Anschlüsse 12 und die Zweigpfade 18 zu den Anschlüssen 14 auf dem Nachbarmodul in Nordrichtung verschoben. Die Multiplexer 20 in den Verarbeitungselementen auf dem Südrand des Nachbarmoduls werden so gesetzt, daß sie diese Daten annehmen.

Der Satz von Anschlüssen 12 wird effektiv zwischen den vier Verarbeitungselementen auf der Nordkante der Untergruppe und den vier Verarbeitungselementen auf der Westkante aufgeteilt. Damit wird die Anzahl von Anschlüssen, die zur Verbindung mit benachbarten Moduln erforderlich ist, von sechzehn auf zwölf verringert. Dieses Teilen von Anschlüssen macht Zweigverbindungen 18 zwischen den Moduln erforderlich, damit jede Zweigverbindung miteinander drei Anschlüsse auf unterschiedlichen Moduln zusammenschließt. Es besteht jedoch kein Zweifel über die Richtung, in der die Daten fließen müssen, da zu jedem gegebenen Augenblick nur einer der drei Anschlüsse Daten überträgt und nur einer Daten annimmt.

Bei den vorbeschriebenen Einrichtungen ist jeder der Moduln 10 ein LSI-Chip. Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch jeder Modul aus einer gedruckten Schaltungsplatte mit darauf befestigten integrierten Stromkreisteilen bestehen, die die Verarbeitungselemente P und die Schalter 22 bilden. In diesem Fall können die Verarbeitungselemente P in gleicher Weise ausgebildet sein, wie in GB-PS 20 20 457, bei der vier Verarbeitungselemente zu einem einzigen LSI-Chip zusammengefaßt sind.

Fig. 4 zeigt einen Modul, der vier Chips 24 dieser Art enthält. Jeder Chip hat sechs Anschlüsse statt acht, die normalerweise bei einem Chip erforderlich wären. Dies wird dadurch erreicht, daß die Funktion von zwei Anschlüssen in einen einzigen Nord-West-Stift NW kombiniert wird, und daß in ähnlicher Weise die Funktionen zweier anderer Anschlüsse in einen einzelnen Süd-West-Stift SW kombiniert werden. Die Art und Weise, in der dies geschieht, ist im einzelnen in dem erwähnten Patent erläutert.

Der Modul weist ferner einen Satz von vier Schaltern 26 auf, die in der Funktion den Schaltern 22 nach Fig. 2 äquivalent sind, obgleich in diesem Fall die Schalter 26 aus getrennten Bauteilen bestehen, die auf der gedruckten Schaltungsplatte befestigt sind, während nach Fig. 2 die Schalter 22 auf dem gleichen Chip wie die Verarbeitungselemente angeordnet sind.

Die Verbindungen zwischen den Verarbeitungselementen und zwischen den Schaltern 26 sowie den Rändern der Untergruppe von Verarbeitungselementen sind äquivalent mit denen nach Fig. 2. Der NW-Stift des Nord-West-Chips ist mit zwei unterschiedlichen Schaltern 26 verbunden, da dieser Stift ein Stift ist, den sich die Schalter teilen; er wirkt somit sowohl als Anschluß an der Nordkante der Untergruppe als auch als Anschluß an der Westkante.

Claims (6)

1. Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Vielzahl von Verarbeitungselementen, die miteinander in einer rechteckförmigen Gruppe so verbunden sind, daß jedes Verarbeitungselement so betätigbar ist, daß es Daten auf die Nachbarelemente überträgt, wobei die Gruppe in eine Vielzahl von Moduln unterteilt ist, deren jeder eine n×n Untergruppe von Verarbeitungselementen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines jeden Moduls (10) die Verbindungen mit wenigstens zwei der Verarbeitungselemente (P) auf einem Rand der Untergruppe externe Anschlüsse (12) mit einer gleichen Anzahl von Verarbeitungselementen (P) auf einem benachbarten Rand der Untergruppe gemeinsam haben, und daß jeder gemeinsame Anschluß (12) außerhalb des Moduls (10) mit zwei nicht gemeinsamen Anschlüssen (14, 16) auf entsprechenden benachbarten Moduln (10) verbunden sind.

2. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsamen externen Anschlüsse (12) mit Hilfe von Schaltern (26) mit den Verarbeitungselementen (P) auf benachbarten Rändern der Untergruppe verbunden sind und die Schalter (26) so betätigbar sind, daß ein Pfad von Daten selektiv zu den Verarbeitungselementen (P) auf einem Rand und den Verarbeitungselementen (P) auf dem benachbarten Rand entsteht.

3. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungselemente (P) und die Schalter (26) als integrierte Schaltung ausgebildet sind.

4. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verarbeitungselement (P) einen Multiplexer (20) aufweist, der so betätigbar ist, daß ein Dateneingang von einem ausgewählten der benachbarten Verarbeitungselemente (P) ausgewählt wird.

5. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Verarbeitungselementen (P) so ausgelegt sind, daß sie Daten in beiden Richtungen übertragen, und daß Gatter (34) vorgesehen sind, die so betätigbar sind, daß sie eine Übertragung von Daten nur in einer ausgewählten Richtung zulassen.

6. Datenverarbeitungsmodul mit einer Gruppe von n×n Verarbeitungselementen für eine Datenverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß externe Verbindungen mit wenigstens zwei der Verarbeitungselemente (P) an einem Rand der Gruppe sich in gemeinsame externe Anschlüsse (12) mit einer gleichen Anzahl von Verarbeitungselementen (P) an einem benachbarten Rand der Gruppe teilen.