KR20070006845A - 컴퓨터 프로세서 어레이 - Google Patents

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KR20070006845A KR1020067021454A KR20067021454A KR20070006845A KR 20070006845 A KR20070006845 A KR 20070006845A KR 1020067021454 A KR1020067021454 A KR 1020067021454A KR 20067021454 A KR20067021454 A KR 20067021454A KR 20070006845 A KR20070006845 A KR 20070006845A
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찰리즈 에이치. 무어
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테크날러지 프라퍼티즈 리미티드
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Abstract

컴퓨터 어레이(10)는 더 작은 태스크들로 나누어지는 더 큰 태스크를 달성하기 위한 다수의 컴퓨터들(12)을 가진다. 여기서 더 작은 태스크들 각각은 컴퓨터들(12) 가운데 하나 이상에 할당된다. 컴퓨터들(12) 각각은 특정 기능들을 위해 구성될 수 있고, 그리고 바깥쪽 컴퓨터들(12)과 관련된 개개의 입력/출력 회로(26)는 특정 입력/출력 기능들을 위해 특정적으로 적합하도록 구성된다. 컴퓨터 어레이(10)에 정렬된 25개 컴퓨터들(12)의 예는 중앙화된 연산 코어(34)를 가지고 있으며, 다이의 에지에 더 근접한 컴퓨터들(12)은 입력 및/또는 출력을 위해 구성된다.
컴퓨터 어레이, 컴퓨터 배열

Description

컴퓨터 프로세서 어레이{COMPUTER PROCESSOR ARRAY}
본 발명은 컴퓨터들 및 컴퓨터 프로세서들에 관한 것이며, 특히 결합된 컴퓨터들의 전체 속도와 효율이 최적화될 수 있게 컴퓨터들을 서로 연결하기 위한 방법 및 수단에 관한 것이다. 본 발명 컴퓨터 어레이의 현재 지배적인 사용은 단일 마이크로칩 상에 복수의 컴퓨터들을 조합하는 것이며, 여기서 단일화된 목적을 달성하기 위해 컴퓨터들의 협력이 요구된다.
컴퓨터사용 분야에서, 처리 속도는 강력하게 요구는 품질이고, 더 빠른 컴퓨터 및 프로세서를 만들려는 연구가 진행되고 있다. 왜냐하면, 이 기술분야의 어떤 주어진 상황에 대해서, 가능한 최대 프로세서 속도는 유한하기 때문에, 연산 속도를 증가시키기 위해 복수의 프로세서들 또는 복수의 컴퓨터들을 이용하는 노력들이 있어 왔다. 최소의 시간 내에 태스크(task)가 달성되도록, 복수의 컴퓨터 프로세서들 또는 컴퓨터들을 결합하여 태스크 또는 연산을 분할하는 것이 이 기술 분야에서 알려져 있다. 일 예로 다중-스레딩 응용(multi-threading application)이 있으며, 여기서 서로 다른 프로그램 스레드(thread)들은 서로 다른 프로세서들에 의해 처리된다.
전술한 바와 같이, 컴퓨터 처리 동작의 속도를 높이는 것이 바람직하다는 것 이 알려져 있다. 하지만 종래의 어떤 방법 또는 장치도 많은 컴퓨터 연산들의 실행을 위한 최적의 속도를 달성하지 못했다.
따라서, 본 발명의 목적은 컴퓨터 처리 속도를 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적은 비용으로 상당한 연산 능력을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수-컴퓨터 어레이의 연산 속도를 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연산 집약적인 태스크들을 달성하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
간단히 말하면, 공지되는 본 발명의 실시예는 자신의 메모리를 갖고 독립적인 연산 기능들이 가능한 각각의 컴퓨터들의 어레이이다. 디지털 라디오, 디지털 스테레오 프리앰플리파이어(preamplifier), 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System, "GPS") 수신기 유닛(unit), 라디오 송수신기, 음성 인식 장치, 또는 이러한 기능을 가진 다른 많은 것 중의 어느 하나를 구현하는 것과 같은 태스크는 복수의 서브-연산들로 나누어지고, 각 연산은 어레이 연산의 개시 시에 컴퓨터들 중 하나에 할당된다.
설명된 본 발명의 실시예에서, 컴퓨터 어레이는 단일 다이(die) 상에서 구현되고, 다이의 에지(edge) 가까이에 있는 적어도 몇몇 컴퓨터들은 입력 및 출력 태스크들을 달성하도록 구성된다. 컴퓨터들 간의 결합들은 장치의 구현이 비교적 간단하도록 배열되고, 반면에 어레이를 가로질러 통신하기 위해 요구되는 "홉들(hops)"의 개수를 최소화한다. 본 발명의 범위 내에서 다른 형태 및 수량의 결합이 있을지라도, 설명된 일 실시예에서는, 컴퓨터들은 5×5 매트릭스로 배열되고, 여기서 각각의 컴퓨터들은 병렬결합에 의해 자신의 이웃 컴퓨터들 중 세 개와 직접적으로 결합한다.
비록 독립된 태스크를 처음에 각각의 컴퓨터들에 할당하는 것이 결과적으로 일부 또는 모든 컴퓨터들에 대하여 약간의 아이들 타임(idle time)을 초래할 수 있을지라도, 구성 고유의 효율성 및 구성의 비복잡성이 이러한 아이들 타임으로 인한 어떠한 비능률적인 것을 그 이상으로 보상할 것이며, 태스크 달성의 전체 속도 및 용이성이 크게 향상된다.
이러한 것들 그리고 본 발명의 다른 목적들 및 장점들이 본 발명을 수행하는 모드들의 설명의 관점에서 보면 당업자에게 자명하게 될 것이고, 본원에서 설명되고 도면들에서 도시되는 것과 같은 본 발명의 산업상 이용가능성도 당업자에게 자명하게 될 것이다. 리스트된 목적들 및 장점들은 본 발명의 가능한 모든 장점들의 전체 리스트가 아니다. 더욱이, 응용에 있어서 의도된 목적들 및/또는 장점들 중 하나 이상이 결여되거나 또는 요구되지 않을 수 있는 경우에도 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.
나아가, 당업자는 본 발명의 다양한 실시예들이 설명된 목적들 및/또는 장점들(모두를 필요로 하는 것은 아님) 중 하나 이상을 달성할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본원에서 설명되는 목적들 및/또는 장점들이 본 발명의 필수적인 요소들이 아니며, 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른, 컴퓨터 어레이에 대한 다이어그램을 나타낸다.
도 2는 도 1의 컴퓨터들 중 하나의 예에 대한 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른, 특정 응용을 위해 구성된 컴퓨터 어레이에 대한 다이어그램을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 예를 도시하는 순서도를 나타낸다.
본 발명은 도면들을 참조하여 아래의 설명에서 서술되며, 도면들에서 동일한 도면 부호들은 동일 또는 유사한 요소들을 나타낸다. 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 모드의 견지에서 본 발명이 설명될지라도, 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 이러한 가르침(teaching)들을 고려하여 그 변형들이 성취될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명의 방법 형식은, 본 발명에 따라, 코드(code)를 포함하는 하나 이상의 기계판독이 가능한 저장 디바이스들을 그 안에 포함된 코드를 실행할 수 있는 적절한 표준 컴퓨터 하드웨어와 결합함으로써 구현될 수 있다.
여기에서 서술되고 또는 도면에서 보여지는 본 발명의 실시예들과 변형들은 단지 예로서 제공되는 것이며, 본 발명의 범위에 대하여 제한하는 것이 아니다. 별도로 특별하게 명시되지 않는다면, 본 발명의 개별적인 양상들과 구성 요소들은 생 략되거나 수정될 수 있으며, 따라서 공지된 등가물들, 또는 장래에 개발될 수 있는 것과 같은 또는 장래에 수용가능한 대체물들로 발견될 수 있는 것과 같은, 아직 알려지지 않은 대체물로 대체될 수 있다. 본 발명은, 특허청구범위의 발명의 사상과 범위 내에서, 다양한 응용분야에 대해서 수정될 수 있고, 이것은 잠재적인 응용분야의 범위가 넓고, 본 발명은 그러한 많은 변형들에 적합하도록 의도되었기 때문이다.
본 발명을 수행하는 공지되는 모드는 개별적인 컴퓨터들의 어레이이다. 본 발명에 따른 컴퓨터 어레이는 도 1에서 다이어그램으로 도시되고 일반 도면 부호 10으로 지정된다. 컴퓨터 어레이(10)는 복수(제시된 예에서는 25개)의 컴퓨터들(12)을 갖는다. 제시된 예에서는, 모든 컴퓨터들(12)이 단일 다이(14) 상에 위치한다. 본 발명에 따르면, 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 컴퓨터들(12)은 일반적으로 독립적으로 기능하는 컴퓨터이다. 컴퓨터들(12)은 복수(수량은 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.)의 상호접속 데이터 라인들(16)에 의해 상호접속된다. 이러한 예에서, 비록 (직렬 데이터 라인들 같은) 다른 상호접속 수단들이 상기 목적을 위해 사용될 수 있다는 것이 본 발명의 범위 내에 있지만, 데이터 라인들(16)은 비동기 고속 병렬 데이터 라인들이다. 본 실시예인 어레이(10)에서, 컴퓨터들(12) 사이에서 데이터 통신은 비동기일 뿐만 아니라, 개별적인 컴퓨터들(12) 역시 비동기 모드에서 동작한다. 이러한 점이 본 발명의 필수적인 양상은 아니지만, 이것은 발명자에 의해 중요한 장점들을 제공하는 것으로 고려된다. 예를 들어, 클록 신호가 컴퓨터 어레이(12) 전체를 통해 분배되지 않아도 되기 때문에, 상당량의 전력이 절약되며, 당업자는 이것이 중요한 장점이라는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 클록 신호를 분배하지 않아도 되는 것은 어레이(12)의 사이즈를 제한할 수 있거나 다른 알려진 어려움들을 야기할 수 있는 많은 타이밍 문제들을 제거한다.
주목할 사항으로서, 도 1은 컴퓨터들(12)의 레이아웃 다이어그램으로 의도된 것이 아니다. 오히려, 컴퓨터들(12)의 가능한 상호접속들의 예를 도시하는 것이다. 도 1에서 컴퓨터들(12)의 인접하는 예는 세 개의 데이터 라인들(16)에 의해 세 개의 이웃 컴퓨터들(12)과 접속되는 것을 볼 수 있다. 발명자는 이러한 수량의 데이터 라인들(16)이 합리적인 수량이라고 생각한다. 왜냐하면 이것은 다이(14) 상의 메탈 층(metal layer)들의 필요한 수량을 최소화하고 반면에 충분한 데이터 경로들(가장 적은 수의 "홉들"이 어레이(10)의 주변 상의 컴퓨터들 중 하나로부터 심지어는 가장 안쪽의 컴퓨터(12)로 통신하기 위해 요구된다.)을 제공하기 때문이다. 여기서 용어 "홉들"은 컴퓨터들(12) 사이의 접속들 또는 전달들을 의미하는 것으로 사용되며, 이것을 통해 신호가 이동하여 컴퓨터들(12) 중 하나로부터 또 다른 컴퓨터(12)로 이동한다.
도 1에서는 플래시 메모리(18)와 램(RAM)(20)도 나타나 있다. 제시된 실시예에서, 플래시 메모리(18)와 램(20)은 "오프 칩(off chip)"이며, (아마도 이것들 중 하나 또는 둘 모두 다이(14) 상에 위치하는 것이 본 발명의 범위 내에 있을지라도) 이것은 이들이 다이(14) 상에 있지 않다는 것을 의미한다. 플래시 메모리(18)는 동작시 초기 프로그램들을 컴퓨터(12)에 로드하는데 사용되고, 램(20)은 종래 방식대 로 사용된다. 메모리 제어기 컴퓨터(12a)는 플래시 메모리(18) 및 램(20)에서 메모리로의 액세스(access)를 제어한다. 서술된 본 발명의 실시예에서, 플래시 메모리(18)는 직렬 데이터 라인(22)을 이용하여 데이터를, 메모리 제어기 컴퓨터(12a)에 그리고 메모리 제어기 컴퓨터(12a)를 통과하여, 전달한다. 반면에 램(20)은 병렬 데이터 버스(24)를 이용하는데, 이것은 가능한 신속하게 램(20)에 연결되는 것이 바람직하기 때문이다.
메모리 제어기 컴퓨터(12a)의 예는 본 발명의 중요한 양상을 설명하는 역할을 한다. 비록, 본 발명에 따르면, 수개의 컴퓨터들(12)이 정확히 또는 본질적으로 동일하지만, 이들 각각은 매우 명확하고 다른 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 주목할 사항으로서, 본 발명에 따르면, 컴퓨터들(12)은 구조, 회로, 레이아웃, 및 동작 특성들이 본질적으로 동일하다는 점에서 본질적으로 동일한 컴퓨터들이다. 임의로 제공될 수 있는 작은 차이들의 일부 예가 본원에서 설명될 것이다. 하지만, 본 발명의 어레이들(10, 10a)이 모두 본질적으로 동일한 컴퓨터들(12)의 어레이들이라는 것은 사실이다. 바꿔 말하면, 본 어레이들(10, 10a)은 처음부터 다른 기능들을 수행하도록 설계된 컴퓨터들의 이종 어레이들이라기 보다 오히려 동종 어레이들이다. 비록 본 동종 어레이들(10, 10a)의 컴퓨터들(12)이 본질적으로 모두 동일할지라도, 이들은, 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 약간의 부가적인 회로의 추가에 의해 특별한 목적을 위하여 개조될 수 있다. 본 발명의 동종 어레이들의 많은 장점들 중 하나는 다목적성이다. 본 발명에 따르면, 어레이들(10, 10a)은 수많은 다른 많은 목적을 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 약간의 수정이 어떤 특 별한 목적에 대해 요구되거나 또는 바람직한 경우에도, 이러한 수정은 디바이스들을 제조하는 동안에 용이하게 달성될 수 있다.
메모리 제어기 컴퓨터(12a)는 특정 목적을 위한 기능을 수행하는 컴퓨터들(12) 중 하나인 단지 그러한 예의 하나이다. 도 1의 예에서 나타나는 바와 같이, 메모리 제어기 컴퓨터(12a)는 앞서 설명된 단지 세 개보다 더 많은 데이터 라인들(16)을 가지고 컴퓨터들(12) 가운데 나머지부분에 연결되는 것이 유용할 것으로 예측된다.
앞서 간략하게 설명된 바와 같이, 컴퓨터 어레이(10)에서 컴퓨터들(12) 가운데 많은 컴퓨터가 다른 기능을 가지고 있다. 따라서, 다이(14)의 에지에 가장 가까운 컴퓨터들(12)이 입력/출력 기능들을 갖는 것은 가장 유용한 것이다. 왜냐하면, 만약 그들이 다이(14)의 에지 상에 놓여 진다면 (그러한 외부 컴퓨터들(12)로부터) 요구된 핀들에 연결하는 것이 더 용이하기 때문이다.
따라서 안쪽 컴퓨터들(12)(컴퓨터 어레이(10)의 바깥쪽에 있지 않은 것들)은 연산과 제어 기능들, 또는 일반적으로 입력/출력 성능을 덜 요구하는 다른 기능들을 달성하는데 더 많이 이용될 수 있다. 도 1에서, 복수의 입력/출력 회로들(26)은 대응하는 컴퓨터들(12)과 관련되어 있고, 입력/출력 기능들을 제공하며, 이것은 이후에 예를 들어 더욱 상세하게 설명될 것이다. 다수의 입력/출력 회로들(26)은 각각 다를 수 있기 때문에, 그들의 의도된 각각의 기능들에 따라, 식별 명칭 26a로부터 26p를 포함하여 지명된다.
도 2는 도 1의 컴퓨터들(12) 중 하나의 예를 보여주는 블록 다이어그램이다. 도 2에서 나타나는 바와 같이, 컴퓨터(12)는 프로세서(28), 롬(ROM)(30) 그리고 램(32)을 포함한다. 따라서, 본원에서 앞서 설명된 바와 같이, 컴퓨터(12)는 컴퓨터 어레이(10)(도 1)에서 다른 컴퓨터들(12) 모두로부터 일반적으로 독립하여 할당된 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 하나의 가능한 컴퓨터들(12)의 배치를 보여주는 컴퓨터 어레이(10a)의 예를 나타내는 다이어그램이다. 도 3의 컴퓨터 어레이(10a)의 예는 도 1의 컴퓨터 어레이(10)의 첫 번째 예와는 컴퓨터들(12)의 배치 면에서 다르다(이것은 , 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.). 도 1과 마찬가지로, 도 3은 레이아웃 다이어그램으로서 의도된 것이 아니며, 따라서 컴퓨터들(12) 중 어떤 것의 필수적인 물리적 배치를 나타내는 것으로 의도된 것이 아니다는 것에 유의해야 한다. 그럼에도 불구하고, 도 3의 예는 5×5 컴퓨터 어레이(10a)가 컴퓨터들(12)의 유용한 물리적 배치라고 생각되는 사실을 나타낸다. 이러한 배치에 따르면, 데이터을 바깥쪽 컴퓨터들(12) 중 하나로부터, 컴퓨터들(12) 중 다른 컴퓨터들을 통과하여, 안쪽 컴퓨터(12)에 중계하기 위해 몇 "홉들" 이상이 요구되도록, 충분히 소수의 컴퓨터들이 존재한다(너무 많은 컴퓨터들이 컴퓨터 어레이(10a) 안에 깊게 매장되지 않는다). 더욱이, 25개 컴퓨터들의 수량은 다이 상에 이용가능한 공간 사용을 극대화하는데 매우 적합하다. 25개의 컴퓨터들(12)이 모두 요구되지 않는 많은 응용분야에 있어서도, 여기에서 서술된 예와 같은 어레이를 사용하는 것이 비용면에서 매우 효율적일 수 있다. 컴퓨터 어레이(10a)의 5×5 배치 그리고 컴퓨터들(12)의 25개의 수량은, 비록 (위에서 설명되는 바와 같이) 유용한 배치 및 수량으로 생각될 수 있지 만, 결코 유일하게 유용한 배치 및 수량이라고 생각되어서는 안 된다는 것에 유의해야 한다. 도 1과 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 현재 매트릭스 형태로 24개의 컴퓨터들(12)을 갖는 6×4 매트릭스는 다소 특별한 장점들을 갖는 것으로 생각되고 있다. 예를 들어, 짝수의 컴퓨터들(12)이 있는 어레이에서는, 어레이가 다수의 2×2 블록들의 컴퓨터들로 구성될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 컴퓨터들(12) 각각은 블록 안에서 맞은 편에 있는 컴퓨터들의 미러 이미지(mirror image)가 되도록 제작될 수 있다. 이것은 컴퓨터 설계 작업 및 상호접속 레이아웃을 더 용이하게 할 수 있다. 실제로, 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 요소(factor)들이 본질적으로 어떠한 수량(4개 정도의 적은 양에서 사실상 수천 개의 컴퓨터들을 포함하는 양까지)의 컴퓨터들이 본 발명에 따라 함께 배열 돨 수 있는 지를 결정한다. 또한, 비록 도 1의 예가 컴퓨터들(12) 각각을 이웃하는 컴퓨터들에 연결하는 세 개의 데이터 라인들(16)을 나타내지만, 발명자는 다른 유용한 배치에서는 컴퓨터들(12) 각각을 가장 가까운 이웃 컴퓨터들(12) 모두에 연결하는 데이터 라인들(16)이 있음을 알 것이다. 이러한 연결 배치에서, 컴퓨터(12) 각각에 연결되는 데이터 라인들(16)의 수량은 어레이(10, 10a)에서 각 컴퓨터(12)의 배치에 따라 변한다.
도 3의 예시적인 컴퓨터 어레이(10a)는 컴퓨터들(12)이, 위성 위치 확인 시스템("GPS") 수신기를 만드는 데 유용할 수 있는 것과 같은 태스크들에 할당되도록 한다. 도 3의 이러한 예는 단지 얼마나 다양한 태스크들이 다양한 컴퓨터들(12)에 할당될 수 있는지를 예로서 보여준다. 상호접속들은 보이지 않는데, 이는 서술된 특정 태스크들을 달성하기 위해 필요하거나 또는 바람직한 경우를 제외하고는 도 1 의 예와 실질적으로 다르지 않기 때문이다.
도 3의 예에서 컴퓨터 어레이(10a)가 컴퓨터들(12q 내지 12v)을 포함하는 연산 코어(computational core)(34)를 갖는 것을 볼 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 서술되는 바와 같이, 주변 컴퓨터들(12a 내지 12p)은 일반적으로 입력 및 출력을 위해 구성된다. 도 3의 다이어그램 예에서 도 1에서 개별적으로 보이는 입력/출력 회로들(26)이 개별적으로 보이지 않는다는 것에 유의해야 한다. 이것은 입력/출력 회로들(26)이 개별적인 컴퓨터들(12a 내지 12w)에서의 여러 변형이 있을 수 있음을 고려한 것이다. 입력/출력 회로들(26)이 일반적으로 유사한 컴퓨터들(12a 내지 12w) 사이에서 변형들의 일부로서 포함되는지 또는 독립적으로 나타나는지 여부는 단지 다이어그램 표현 방식의 차이일 뿐이다.
도 3의 예에서, 컴퓨터(12i)는 램 입력/출력 디바이스가 되도록 구성되며, 반면에 컴퓨터(12j)는 플래시 메모리 입력/출력 디바이스가 되도록 구성된다. 도 1의 예와 비교함으로써, 도 1의 컴퓨터 어레이(10)는 플래시 메모리(18)와 램(20)(도 1) 모두로부터의 입력과 출력을 처리하기 위해 하나의 컴퓨터(12)를 가지지만, 반면에 본 예제의 컴퓨터 어레이(10a)는 컴퓨터들(12) 사이에서 이러한 태스크들을 나눈다는 점에서 볼 때 이 예제는 변형을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 이러한 변형은 컴퓨터 어레이(10,10a)에 적용될 수 있는 그러한 많은 변형들에 있어서 전형적인 것이다.
주변 컴퓨터들(12a 내지 12p)에 대한 설명으로 돌아오면, 컴퓨터들(12a 내지 12d)은 외부 디바이스들에 대한 입력 및 출력을 위해 구성된다. 제시된 예에서는, 컴퓨터들(12a 내지 12d)은 각각 LAN 인터페이스, USB 인터페이스, 파이어와이어 인터페이스(Firewire interface), 그리고 무선 인터페이스를 구현한다. 당업자는 컴퓨터들(12a 내지 12d)에서 이러한 기능들 각각을 구현하는데 필요한 하드웨어 프로토콜 및 핀 아웃(pin out)을 잘 알고 있다. 대안적으로, 컴퓨터들(12a 내지 12d) 중 하나는 비디오 출력을 구현하는데 사용될 수 있다. 일부 응용들에서는 4개의 입력/출력 컴퓨터들(12a 내지 12d) 보다 더 적은 수가 요구될 수 있다. 예를 들면, 일부 응용들에서는, 단지 USB 인터페이스가 외부 디바이스들에 대해 충분한 입력/출력이 될 수 있다.
도 3의 GPS 수신기의 예에서, 컴퓨터(12e)가 컴퓨터 어레이(10a)의 외부에 있는 수신기(도시되지 않음)의 나머지의 파라미터들을 설정하기 위해 하드웨어 제어(디지털 입력 및 출력을 말함)를 제공한다. 컴퓨터(12f)는 수신기의 동작 양상들의 파라미터들을 모니터링하기 위해 하드웨어 모니터링(아날로그 입력 및 출력을 말함)을 제공한다. 하드웨어 모니터링 및 제어는, 컴퓨터 어레이(10a)로 하여금 얼마나 잘 GPS 수신기의 나머지가 동작하는지 뿐만 아니라 컴퓨터 어레이(10a)의 외부에 있는 수신기의 나머지의 다양한 동작 구성들을 설정 또는 수정하는 수단들을 제공하는지를 결정하도록 한다.
컴퓨터들(12o 및 12p)은 수신된 RF 신호들을 샘플링하고 처리하도록 구성되고 프로그램되며(아날로그를 디지털로 변환), 컴퓨터(12n)는 샘플링 전에 주파수 다운 변환을 위해 기준 주파수를 제공하도록 구성되고 프로그램된다(디지털을 아날로그로 변환). 컴퓨터들(12w 및 12x)은 GPS 신호로부터의 순방향 오류 정 정(forward error corrected, "FEC") 비트 스트림을 디코드하도록 구성 및 프로그램된다. GPS 신호에서 사용되는 FEC는 GPS 수신기 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
컴퓨터들(12y 및 12h)은 수신 복조(reception demodulation) 후에 GPS 비트 스트림의 양상들을 해독하는데 임의로 사용된다. 암호화 및 해독은 GPS 수신기에서 통상적으로 요구되지 않기 때문에 서술되는 바와 같이 컴퓨터들(12y 및 12h)의 사용은 임의적이라는 것을 유의해야 한다. 비록 GPS 신호의 일부분이 암호화될지라도, 상업적인 수신기는 일반적으로 그 부분들에 액세스하지 않을 것이다. 그러나, 암호화는 군용 버전의 GPS 수신기에서 요구될 것이다. 필요하거나 또는 바람직한 경우에 컴퓨터(12l)는 추가적인 컴퓨터 어레이(들)(10)과 통신하도록 구성되고 프로그램된다.
도 3의 컴퓨터 어레이(10a)의 예에서, 위에서 구체적으로 설명되지 않은 컴퓨터들(12)은 예비로(사용되지 않음), 또는 부가적인 입력 및/또는 출력 기능들 및/또는 다른 컴퓨터들(12)을 위한 여분(redundancy)을 제공하는데 임의로 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 컴퓨터 어레이 방법(36)의 예를 도시한 순서도이며, 이것은 전술한 컴퓨터 어레이(10, 10a)에 비추어 이해될 수 있다. "상호 접속된 컴퓨터들을 제공"(38) 동작에서, 본원에서 앞서 서술된 컴퓨터들(12)은 컴퓨터 어레이(10) 내에서 상호 접속 데이터 라인들(16)과 함께 제공된다. "태스크들에 대한 컴퓨터들을 구성"(40) 동작에서, 제공된 컴퓨터들(12)은 특정 데이터 라인들(16)과 그리고 컴퓨터 어레이(10)가 특정 응용에 적합하도록 요구되는 다른 특징들과 함께 제공된다. 물론, 앞선 동작들(38 및 40)은 컴퓨터 어레이(10)의 제조 전에 그리고 제조 시에 수행될 수 있다. "태스크들을 컴퓨터들에 할당"(42) 동작에서, 특정 태스크의 어떤 부분들이 컴퓨터들(12) 중 어느 것에 의해 최적으로 달성되는지가 결정되어, 그러한 태스크들을 할당하고 달성하도록 프로그램이 작성된다. 컴퓨터 어레이(10)가 사용될 때, "컴퓨터들을 초기화"(44) 동작에서, 개별적인 태스크들이 컴퓨터(12)의 컴퓨터 램(32)에 로드되어, 동작이 시작된다.
당업자는 컴퓨터 어레이 방법(36)의 상기 리스트된 동작들이 컴퓨터 어레이(10, 10a)의 제조 및 동작과 관련하여 사용될 수 있는 동작들의 전체 리스트가 아니라는 것을 알 수 있다. 단지 하나의 예로서, 당업자는, 컴퓨터 어레이(10, 10a)의 초기화에서, 테스트 과정이 진행될 것이라는 것을 알 수 있다.
본 발명의 가치 또는 범위를 변경하지 않고 본 발명에 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본원에서 구체적으로 설명되는 것들과 다른 컴퓨터들(12)의 수량 또는 배치들은 전적으로 본 발명의 사상 및 범위 내에 있게 된다. 비록 컴퓨터들(12)의 사용 및 배치의 특정 예들이 본원에서 설명되었지만, 상기 독창적인 컴퓨터 어레이(10)에 대해 아직 구상되지 않은 매우 많은 응용들이 존재할 것이라고 예측된다. 실제로, 상기 독창적인 방법과 장치가 매우 다양한 이용에 적합하게 될 수 있다는 것이 본 발명의 장점들 중 하나이다.
상기 모든 것들은 단지 본 발명의 이용가능한 실시예들 중 일부의 예들이다. 당업자는 다른 수많은 수정들 및 변경들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않 으면서 이루어질 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다. 따라서, 본원에서의 개시 내용은 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 첨부된 청구항들이 본 발명의 전체 범위를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다.
상기 독창적인 컴퓨터 어레이(10, 10a) 및 관련 방법은 매우 다양한 컴퓨터 응용들에서 폭넓게 이용될 것으로 생각된다. 그것들은 컴퓨터 집약적인 응용들에서 특히 유용할 것이며 여기서 수많은 다르지만 관련되어 있는 기능들이 달성될 필요가 있을 것으로 생각된다. 상기 독창적인 컴퓨터 어레이(10, 10a) 및 관련 방법에 대한 최적의 응용분야들 중 일부는 컴퓨터들(12) 각각의 연산 요구조건(computaional requirement)들이 다른 컴퓨터의 그것들과 거의 동일하여 요구된 태스크들이 나누어질 수 있는 응용분야일 것이다. 하지만, 컴퓨터들(12) 중 일부가 때때로, 또는 심지어는 항상 그들의 최대 성능보다 훨씬 낮게 동작하는 경우에서조차, 발명자는 컴퓨터 어레이(10, 10a)의 전체 효율 및 속도가 태스크들이 동적으로 할당될 수 있는 종래 컴퓨터 어레이들의 그것을 일반적으로 능가한다는 것을 알 수 있다.
컴퓨터 어레이들(10, 10a) 가운데 하나 이상을 가지는 것이 이로울 수 있는 많은 응용분야가 존재한다는 것에 유의해야한다. 이러게 많고 가능한 예들 가운데 하나는 디지털 라디오가 GPS 입력을 요구하는 응용분야이다. 이러한 예에서 라디오는 하나의 컴퓨터 어레이(10)에 의해 구현될 수 있고, 이것은 GPS의 기능을 수행하도록 구성된 개별적인 컴퓨터 어레이(10)로부터 입력을 수신한다.
비록 컴퓨터들(12)이 개별적인 태스크를 하도록 최적화될 수 있을지라도, 상기 예제에서 서술된 바와 같이, 만약에 그 태스크가 특별한 응용분야에서 필요가 없게된다면, 컴퓨터들(12)은 (프로그래머의 상상에 의해 단지 제한될 수 있는 것처럼) 어떤 다른 태스크를 수행하도록 쉽게 프로그램될 수 있다는 것을 더욱 유의해야한다.
본 독창적인 컴퓨터 어레이(10, 10a)는 본 발명을 구현하기 위해 요구된 태스크들을 쉽게 나눌 수 있도록 본질적으로 세그먼트화된 제 4의 컴퓨터 언어를 사용하여 최상으로 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다. 컬러 포스(Color Forth)는 동등하게 이용가능한 제 4 언어의 최근의 변형이다.
본 발명의 컴퓨터 어레이(10, 10a) 및 컴퓨터 어레이 방법(36)은 현재의 태스크들, 입력/출력 디바이스들, 그리고 기타 등등과 함께 쉽게 생산될 수 있고 집적화 될 수 있기 때문에, 그리고 본원에서 서술된 장점들이 제공될 수 있기 때문에, 그것들은 산업 분야에 쉽게 받아들여질 것으로 기대된다. 이러한 그리고 다른 이유로, 본 발명의 유용성과 산업상 응용가능성은 범위 면에서 중요하고, 기간 면에서 오래 지속될 것으로 기대된다.

Claims (26)

  1. 컴퓨터 어레이에 있어서,
    다수의 컴퓨터들과; 그리고
    상기 컴퓨터들에 연결된 다수의 데이터 경로들을 포함하여 구성되며, 여기서 상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부는 다른 컴퓨터들에 할당된 태스크와 다른 태스크를 할당받는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 각각은 다른 컴퓨터들의 태스크와 다른 태스크를 할당받는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부는 특정 입력 기능들을 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부는 특정 출력 기능들을 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 사이의 통신은 비동기인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 사이의 통신은 다수의 병렬 데이터 라인들을 통하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 각각은 상기 다수의 컴퓨터들 가운데 적어도 3개와 통신하도록 배선에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들의 수량은 25인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들은 물리적으로 5×5 어레이로 배열되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부는 물리적으로 4×6 어레이로 배열되는 것 을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이의 각 측면을 따르는 컴퓨터들의 수량은 짝수인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 하나는 외부 메모리 소스와 직접 통신하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 하나는 외부 메모리 소스로부터의 데이터를 상기 다수의 컴퓨터들 가운데 적어도 일부에 통신하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  14. 컴퓨터로 처리되는 작업을 수행하기 위한 방법으로서,
    다수의 컴퓨터들을 제공하는 단계와; 그리고
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부에 다른 태스크를 할당하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 하나는 플래시 메모리와 통신하도록 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 하나는 랜덤 액세스 메모리와 통신하도록 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 적어도 하나는 입력/출력 기능을 수행하도록 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 가운데 하나는 상기 컴퓨터들의 나머지에 할당들을 라우팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 컴퓨터 어레이에 있어서,
    다수의 컴퓨터들과; 그리고
    상기 컴퓨터들 사이에 다수의 데이터 연결들을 포함하여 구성되며, 여기서 상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부는 다른 기능들을 수행하도록 프로그램되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 다른 기능들은 태스크를 달성하기 위해 함께 동작하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 기능들 각각은 상기 컴퓨터 어레이가 초기화될 때 개개의 컴퓨터들에 프로그램되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 컴퓨터들 사이의 통신은 비동기인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 어레이.
  23. 다수의 컴퓨터들을 사용하여 태스크를 달성하기 위한 방법에 있어서,
    태스크를 연산 컴포넌트들로 나누고 그리고 상기 연산 컴포넌트들 각각을 상기 컴퓨터들 가운데 하나에 할당하는 단계와; 그리고
    상기 연산 컴포넌트들 각각을 달성하기 위해 상기 컴퓨터들 가운데 적어도 일부를 프로그램밍하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 연산 컴포넌트들은 위성 위치 확인 시스템 수신기를 실행시키는 데 사용되는 연산들인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 태스크가 시작되기 전에, 상기 연산 컴포넌트들 각각을 달성하도록 상기 컴퓨터들을 프로그램밍하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 컴퓨터들은 컴퓨터 어레이로 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
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