SU951991A1 - Вычислительна машина - Google Patents

Abstract

1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА, содержаща  входной регистр, регистр строки, арифметическое устройство, блок управлени  сложением, блок пам ти подпрограмм, блок оперативной пам ти -и блок управлени  пам тью, при , этом информационный вход-выход машины соединен с первым входом входного регистра , первый и второй входы блока управлени  сложением подключены соответственно к выходу блока пам ти подпрограмм и первому выходу регистра строки, первый, второй и третий входы арифметического устройства соединены соответственно с выходом блока управлени  сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блока оперативной пам ти подключены к выходам соответственно арифметического устройства и блока управлени  пам тью, отличающа с  тем, что, с целью повьго1ени  производительности, она содержит блок регистров команд, блок управлени  подготовкой команд и четыре группы элементов И, причем информационный выход блока оперативной пам ти подключен к первому входу регистра строки и второму входу входного регистра, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, первый и вто рой информационные входы блока регистров команд подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй групп, а первый и второй информационные выходы - к первьм входам элементов И соответственно третьей и четвертой групп, выходы которых соединены с входами блока управлени  пам тью и вторым входом регистра строки, первый и второй адресные входы блока регистров команд подключены соответственно к первому и второму выходам блока управлени  подготовок команд, третий вход которого i соединен с вторьп и входами элементов И первой и четвертой групп, четвертый (Л выход - с вторыми входами элементов И второй и третьей групп первый и второй входы конца массива, вход конца вычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четверто со ел му входам блока управлени  подготовкой команд. 2. Машина по п. 1, отличающа с  тем, что блок управлени  со подготовкой команд содержит два счетсо чика адреса, два дешифратора, п ть элементов И, триггер переключени , триггер признака записи и линию адержки , причем первый вход блока соединен с первым входом тр иггера приз нака записи, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входам триггера переключени  и линии задержки, выход которой соединен с вторым входом

Description

триггера признака записи, единичный выход триггера переключени  подключен к первым входам второго и четвертого элементов И и третьему выходу блока, нулевой выход этого триггера к первым входам третьего и п того ; элементов И и четвертому выходу блока третий вход блока соединен с вторыми входами второго и п того элементов И, а четвертый вход блока - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, вход первого счетчика адреса подключен к выходам второго и третьего элементов И, а выход - к входу первого дешифратора, вход второго счетчика адреса соединен с выходами четвертого и п того элементов И, а выход - с входом второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока.

3. Машина по п. 1, отличающа с  тем,что блок управлени  сложением содержит счетчик, тактов, дешифратор тактов, регистр операций, коммутатор операций и выходной коммутатор , причем первый вход блока соединен с входом счетчика тактов, выход которого подключен к входу дешифратора тактов, второй вход блока соединен с входом регистра операций, выход которого подключен к входу коммутатора операций, первый и второй входы выходного коммутатора соединены с выходами соответственно дешифратора тактов и коммутатора операций, а выход выходного коммутатора - с вьгходом блока.

4. Машина по п. 1, отличающа с  тем, что блок управлени  пам тью содержит счетчик адреса и. коммутатор адреса, причем вход блока соединен с входом счетчика адреса, выход которого подключен к входу коммутатора адреса, а выход коммутатора ;адреса соединен с выходом блока.

I

Изобретение относитс  к вычислительной технике.

Известны устройства обработки информации с применением магнитных Kap

Известна также вычислительна  машина , котора  содержит входной регистр , регистр строки, арифметическое устройство, блок управлени  сложением , блок пам ти подпрограмм, бло оперативной пам ти и блок управлени  пам тью, при этом информационный вход-выход мапшны соединен с первым входом входного регистра, первый и второй входы блока управлени  еложением подключены соответственно к выходу блока пам ти подпрограмм и первому выходу регистра строки, первый , второй и третий входы арифметического устройства соединены соответственно с выходом блока управлени  сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блока оперативной пам ти подключены к выходам соответственно арифметического устройства и блока управлени  пам тью.

К информационному входу - выходу машины может быть подключено устройство дл  ввода информации с магнитных карт и вывода информации на магнитные карты.

Недостатком известных вычислительных машин  вл етс  значительное снижение их производительности за счет неполного использовани  производительности арифметического устройства при выполнении коротких операций .

Машина работает в асинхронном режиме , поэтому люба  арифметическа  операци  выполн етс  за одинаковый промежуток времени, определ емый частотой поступлени  с магнитной карты информации одной рабочей  чейки, необходимой дл  выполнени  одной вычислительной или логической операции

Если, например, умножение выполн етс  за врем  п - тактов, то дл  выполнени  сложени  достаточно приблизительно п:р тактов, где р - разр дность арифметического устройства. TriKHM обрл:эом, при операции слож ни  по сравнению с операцией умноже ни  не используетс  примерно ) тактов. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности установки. Цель достигаетс  тем, что в вычислительную машину, содержащую вхо ной регистр, регистр строки, арифме тическое устройство, блок управлени  сложением, блок пам ти подпрограмм , блок оперативной пам ти и бл управлени  пам тью, при этом информационнй . вход - выход машины соединен с первым входом входного регист ра, первый и второй.входы блока управлени  сложением подключены соответственно к выходу блока пам ти под программ и первому выходу регистра строки, первый, второй и третий вхо ды арифметического устройства соединены соответственно с выходом бло ка управлени  сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блока оперативной пам ти подключены к выходам соответственно арифметического устройства и блока управлени  пам тью, введены блок регистров команд, блок управлени  подготовкой команд и четыре группы элементов И, причем информационный вход блока оперативной пам ти подключен к первому входу регистра строки и второму-входу входного.регистра, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой и второй , первый и второй информационные входы блока регистров команд подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй групп, а первый и второй информационные выходы - к первым входам элементов И .соответственно третьей и четвертой групп, выходы которых соединены с входом 6ji,. ка управлени  пам тью и вторым входом регистра строки, первый и второй адресные входы блока регистров команд подключены соответственно к пер вому и второму выходам блока управлени  подготовкой команд, третий выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой и четвертой групп, четвертый выход - с вторыми входами элементов И второй и третьей групп, первый и второй входы конца массива, вход конца вычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока управлени  подготовкой команд. Блок управлени  подготовкой команд содержит два счетчика адреса, два дешифратора, п ть элементов И, триггер переключени , триггер признака записи и линию задержки, причем первый вход блока соединен с первым входом триггера признака записи , выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входам триггера переключени  и линии задержки, выход которой соединен с вторым входом треггера признака записи, единичный выход триггера переключени  подключен к первым входам второго и четвертого элементов И и третьему выходу блока, нулевой выход этого триггера - к первым входам третьего и п того элементов И и четвертому выходу блока, третий вход, блока соединен с вторыми входами второго и п того элементов И, а четвертый вход блока - с вторьми входами третьего и четвертого элементов И, вход первого счетчика адреса подключен к выходам второго и третьего элементов И, а выход - к входу первого дешифратора , вход второго счетчика адреса соединен с выходами четвертого и п того элементов И, а выход - с входом второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока, тем, что блок управлени  сложением содержит счетчик тактов , дешифратор тактов, регистр операций , коммутатор операций .и выходной коммутатор, причем первый вход блока соединен с входом счетчика тактов, выход которого подключен к входу дешифратора тактов, второй вход блока соединен с входом регистра операций, выход которого подключен к входу коммутатора операцийJ первый и второй входы выходного коммутатора соединены с выходами соответственно дешифратора тактов и коммутатора операций, а выход выходного коммутатора - с выходом блока. Блок управлени  пам тью содержит четчик адреса и коммутатор адреса, ричем вход блока соединен с входом четчика адреса, выход которого подS ключей к входу коммутатора адреса, выход коммутатора адреса соединен с выходом блока. На фиг. 1 приведена структурна  схема машиныJ на фиг. 2 - функциональна  схема блока управлени  подготовкой команд; на фиг. 3 - функци нальна  схема блока управлени  сложением , на фиг. 4 - функциональна  схема блока управлени  пам тью, на фиг. 5 - арифметическое устройст Вычислительна  машина содержит входной регистр 1, регистр 2 строки арифметическое устройство 3, блок 4 управлени  сложением, блок 5 пам ти подпрограмм, блок 6 оперативной пам ти и блок 7 управлени  пам тью (фиг. 1). Информационный вход - выход 8 ма шины соединен с первым входом регис ра 1, первый и второй входы блока 4 подключены соответственно к выходу блока 5 и первому входу регистра 2. Первый, второй и третий входы устро ства 3 соединены соответственно с в ходом блока 4 и вторым и третьим выходами регистра 2, а информационный и адресный входы блока 6 подклю чены к выходам соответственно устро ства 3 и блока 7. Кроме того, машин содержит блок 9 регистров команд, блок 10 управлени  подготовкой кома и четыре группы 11-14 элементов И, Информационный выход блока 6 подключен к первому входу регистра 2 и второму входу регистра 1, выход кот рого соединен с первыми входами эле ментов И групп 11 и 12. Первый и второй информационные входы блока 9 подключены к выходам элементов И групп 11 и 12, а первый и второй информационные выходы - к первым входам элементов И групп 13 и 14, выходы которых соединены с вх дом блока 7 и вторым входом регистра 2. Первый и второй адресные входы блока 9 подключены к первому и второму выходам 15 и 16 блока 10, третий выход 17 которого соединен со вторыми входами элементов И груп 11и 14, а четвертый выход 18 - с вторыми входами элементов И групп 12и 13. Первый и второй входы конца массива, вход конца вычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам 19-22 блока 10. 16 Блок 10 содержит два счетчика адреса 23 и 24, два дешифратора 25 и 26, п ть элементов И 27-31,триггер 32 переключени , триггер 33 признака записи и линию 34 задержки (фиг. 2). Вход 19 соединен с первым входом триггера 33, выход которого подключен к первому входу элемента 27, вход 20 соединен с вторым входом элемента 27, выход которого подключен к входам триггера 32 и линии 34 задержки, выход которой соединен с вторым входом триггера 33. Единичный выход триггера 32 подключен к первым входам элементов 28 и 30 и выходу 17 блока, нулевой выход этого триггера - к первым входам элементов 29 и 31 и выходу 18 блока. Вход 21 соединен с вторыми входами элементов 28 и 31, а вход 22 с вторыми входами элементов 29 и 30. Вход счетчика 23 подключен к выходам элементов 28 и 29, а выход - к входу дешифратора 25, вход счетчика 24 соединен с выходами элементов 30 и 31, а выход - с входом дешифратора 26. Выходы деишфраторов 25 и 26 подключены к выходам 15 и 16 блока. Блок 4 содержит счетчик 35 тактов, дешифратор 36 тактов, регистр 37 операций , коммутатор 38 операций и выходной коммутатор 39 (фиг.З). Первый вход блока 4 соединен с входом счетчика 35, выход которого подключен к входу дешифратора 36. Второй вход блока 4 соединен с входом регистра 37, выход которого подключен к входу коммутатора 38. Первый и второй входы коммутатора 39 соединены с выходами дешифратора 36 и коммутатора 38, а выход коммутатора 39 - с выходом блока 4. Блок 7 содержит счетчик 40 адреса и коммутатор 41 адреса (фиг. 4). Вход блока 7 соединен с входом счетчика 40, выход которого подключен к входу коммутатора 11, а выход коммутатора 41 соединен с выходом блока. На фиг. 5 приведен пример выполнени  устройства 3, которое содержит первый регистр 42, сумматор 43 и второй регистр 44. Вычислительна  машина, в которой программа и исходные данные эаписаработает елены на магнитных картах, дуюршм образом. В магазин устройства ввода-вывода с магнитных карт помещаетс  пакет карт с записанйон на них информацией задачи. Запись информации на карте представл ет собой последовательность рабочих  чеек. В каждой рабочей  чейке записана одна команда, состо ща  из кода выполн емой операции, первого операнда или его адреса, второго операнда или его адреса и кода команды пересылки результата вычислений. После включени  машины в режим вычислений перва  карта поступает в канал считывани  устройства вводавывода , информаци  считываетс  с карты и через входной регистр 1 поступает в первую секцию блока 9 регистров команд. После этого информаци  первого регистра первой секции блока 9 регистров команд передаетс  в регистр 2 строки. Из регистра 2 код выполн емой one-25 25 или рации передаетс  в блок 4 управлени сложением, а коды первого и второго операндов передаютс  в арифметическо устройство 3. Если вместо числового значени  операнда в рабочей  чейке записан его адрес, то этот адрес поступает в устройство 7 управлени  пам тью из соответствующей  чейки блока 6 пам ти , числовое значение операнда передаетс  в регистр 2 строки. После передачи информации из реги стра 2 строки в арифметическом устройстве 3 осуществл етс  процесс вычислени . Результат вычислени  передаетс  в блок 6 пам ти или задерживаетс  на регистрах арифметического устройства, если результат  вл етс  операндом дл  выполнени  следующей команды. 1алее информаци  второго регистра первой секции блока 9 регистров команд передаетс  в регистр 2 строки и т.д. Результаты решени  задачи вывод тс  из блока 6 пам ти через регистр 1 на магнитные карты или на цифропечатающую мащинку. Блок 5 пам ти подпрограмм имеет внешний вход, через который в него заблаговременно ввод тс  подпрограммы , необходимые дл  решени  данной задачи. При необходимости перехода н подпрограмму в соответствующей рабо95 1° чей  чейке на месте кода операции записываетс  код номера подпрограммы. Переключение секций и регистров блока 9 регистров команд осуществл етс  устройством 10 управлени -подготовкой команд. В блок 10 управлени  подготовкой команд поступают следукище сигналы: от арифметического устройства машины - импульс конца вычислений команды (на вход 21) и импульс конца массива вычислений (на вход 20), от устройства ввода-вывода на магнитные карты - синхронизирующие импульсы (на вход 22) и импульс конца массива карт (на вход 19). Вход каждого из счетчиков 23, 24 соединен с выходами двух элементов И, на вход одного из этих элементов И подаетс  импульс конца вычислений команды, на вход другого - синхронизирующие импульсы. Выход каждого из счетчиков 23, 24 соединен с входом дешифратора 26, выход которых подключен к соответствующему адресному входу блока 9. На счетный вход триггера 32 подаетс  импульс конца вычислений, с выхода элемента И 27 потенциалы с выходов триггера 32 подаютс  на управл ющие входы элементы 11-14 и 28-31. На единичный .вход триггера 33 подаетс  импульс конца массива карт, на единичном выходе триггера 33 образуетс  потенциал, который подаетс  на управл ющий вход элемента И 27, формирующего импульс ко1ща вычислений . Основное отличие предлагаемой машины от известной вычислительной машины состоит в том, что благодар  наличию блока 9 регистров команд, по завершению очередной операции вычислени  и передачи результата, немедленно производитс  пересылка из следующего регистра блока 9 регистров команд информации в арифметическое устройство машины и начинаетс  вьтрлнение следующей операции. Кроме того, во врем  вьтолнени  вычислений с использованием информации , введенной в первую секцию блока 9 регистров команд, осуществл етс  запись с магнитной карты следующего массива информации во вторую секцию блока 9 регистров команд.

99

После использовани  в процессе иычнслений всей информации из первой секции блока 9 регистров команд происходит ее отключение и подключение к регистру 2 строки второй секции блока 9 регистров команд.

Все это позвол ет в несколько раз повысить производительность вычислительной машины.

Опишем процесс управлени  блоком 9 регистров команд.

К процессе работы машины из одной из секций блока 9 (например, из первой ) массив информации последовательно , командй за командой, считываетс  и передаетс  в арифметическое устройство . После обработки информации очередной команды в арифметическом устройстве формируетс  импульс конца вычислений команды, который обеспечивает считывание из блока 9 и передачу в арифметическое устройство следующей команды.

Далее выполн етс  обработка этой информагщи и по окончании формируетс  очередной импульс конца вычислений команды и т.д.

Одновременно друга  секци  блока 9 заполн етс  информацией с устройства ввода-вывода.

В конце массива на магнитной карте записан импульс конца массива

110

карт, после считывани  которого прекращаетс  запись информации во вторую секцию блока 9 и при помо1ци триггера 33 формируетс  сигнал окончани  записи.

После обработки информации последней команды массива считываетс  импульс конца массива вычислений, который формирует импульс конца вычислений .

Импульс конца вычислений поступает на счетный вход триггера 32, триггер переключаетс  и этим обеспечивает переключение секции блока 9.

Далее информаци  считываетс  и передаетс  в арифметическое устройство из второй секции блока 9, а перва  секци  заполн етс  очередным массивом информации с магнитных карт и т.д.

Кажда  из секций блока 9 имеет свой счетчик адреса и дешифратор.

Если секци  работает в режиме считывани  и передачи информации в вычислительную часть, то на вход счетчика поступает импульс конца вычислений команды.

Если рекци  работает в режиме приема и записи информации с магнитной карты, то на вход счетчика подаютс  синхронизирующие импульсы карты.

±1 t

/ /

56

Г1 Т Ф 1 т Т Т

г I Г

. 22 2120 13

и 3

И

3

А

J7

II

I Л I

V J

I

От2

ФигЗ

Om.2 ,

Кб

Ф(г.

Claims (4)

1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая входной регистр, регистр строки, арифметическое устройство, блок управления сложением, блок памяти подпрограмм, блок оперативной памяти и блок управления памятью, при „ этом информационный вход-выход машины соединен с первым входом входного регистра, первый и второй входы блока управления сложением подключены соответственно к выходу блока памяти подпрограмм и первому выходу регистра строки, первый, второй и третий входы арифметического устройства соединены соответственно с выходом блока управления сложением и вторым и третьим выходами регистра строки, а информационный и адресный входы блока оперативной памяти подключены к выходам соответственно арифметического устройства и блока управления памятью, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, она содержит блок регистров команд, блок управления подготовкой команд и четыре группы элементов И, причем информационный выход блока оперативной памяти подключен к первому входу регистра строки и второму входу входного регистра, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, первый и второй информационные входы блока регистров команд подключены к выходам элементов И соответственно первой и второй групп, а первый и второй информационные выходы - к первым входам элементов И соответственно третьей и четвертой групп, выходы которых соединены с входами блока управления памятью и вторым входом регистра строки, первый и второй адресные входы блока регистров команд подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления подготовок команд, третий вход которого соединен с вторыми входами элементов <g И первой и четвертой групп, четвертый выход - с вторыми входами элементов И второй и третьей групп первый и второй входы конца массива, вход конца вычислений и синхронизирующий вход машины подключены соответственно к первому, второму, третьему и четверто му входам блока управления подготовкой команд.

2. Машина поп. 1, отличающаяся тем, что блок управления подготовкой команд содержит два счетчика адреса, два дешифратора, пять элементов И, триггер переключения, триггер признака записи и линию задержки, причем первый вход блока соединен с первым входом триггера признака записи, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход блока соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входам триггера переключения и линии задержки, выход которой соединен с вторым входом триггера признака записи, единичный выход триггера переключения подключен к первым входам второго и четвертого элементов И и третьему выходу блока, нулевой выход этого триггера к первым входам третьего и пятого ; элементов И и четвертому выходу блока, третий вход блока соединен с вторыми входами второго и пятого элементов И, а четвертый вход блока - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, вход первого счетчика адреса подключен к выходам второго и третьего элементов И, а выход - к входу первого дешифратора, вход второго счетчика адреса соединен с выходами четвертого и пятого элементов И, а выход - с входом второго дешифратора, выходы первого и второго дешифраторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока.

3. Машина поп. 1, отличающаяся тем,что блок управления сло жением содержит счетчик тактов, дешифратор тактов, регистр операций, коммутатор операций и выходной коммутатор, причем первый вход блока соединен с входом счетчика тактов, выход которого подключен к входу дешифратора тактов, второй вход блока соединен с входом регистра операций, выход которого подключен к входу коммутатора операций, первый и второй входы выходного коммутатора соединены с выходами соответственно дешифратора тактов и коммутатора операций, а выход выходного коммутатора - с выходом блока.

4. Машина поп. 1, отличающаяся тем, что блок управления памятью содержит счетчик адреса и. коммутатор адреса, причем вход блока соединен с входом счетчика адреса, выход которого подключен к входу коммутатора адреса, а выход коммутатора адреса соединен с выходом блока.