Устройство для обработки информации

 

Oll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совет сник

Социалистических

Республик (i >i86 8?65 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 13.08.79 (21) 2809534/18-24 (51}М. Кл.

G 06 F 15/00 с присоединением заявки Ж—

1Ъоударстеенный комитет

СССР (28) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень № 36 (53} УДК 681.14 (088.8) Дата опубликования описания 30.09.81 (72) Авторы изобретения

E. А. Власова, М. А. Карцев и В. А. Кисл нскии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, ориентированных на обработку векторов (массивов операндов) .

Известны устройства для обработки информации, содержащие сумматоры, счетчики, регистры, коммутаторы, блоки памяти, узлы формирования команд и адресов (1).

Недостаток этих устройств состоит в ограниченных функциональных возможностях, обусловленных необходимостью выполнения сложных и длительных процедур передачи управления по результатам обработки операндов, длина которых отличается от некоторого заданного фиксированного значения.

Известны также вычислительные системы, в которых условие передачи управления формируется по результатам обработки операндов переменной длины. Длина операндов задается в некотором диапазоне с определенным. дискретом: один бит (2), один байт (3).

Недостатком таких систем является то, что операнды в них рассматриваются как скалярные величины. Так, например, при выполнении операции сравнения в системе IBM/370 два поля длиной до 2" бит рассматриваются как два числа и формируется один из трех признаков — больше, равно, меньше.

В то же время довольно часто столь длинный операнд не является скалярной величиной, т.е. одним числом, а представляет собой вектор, т.е. массив величин. При анализе такого массива удобно пользоваться признаками, обобI0 щенными по всему массиву: имеется ли среди величин хотя бы одна, удовлетворяющая проверяемому условию, например, имеется ли в партии хотя бы одно бракованное или не бракованное изделие (в дальнейшем — условие "xo15 тя бы одна единица ); все ли величины удовн летворяют проверяемому условию, например, все ли иэделия в партии выполнены качествен но или некачественно (в дальнейшем — условие "все единицы").

Обобщенные признаки позволяют в определенных случаях. значительно ускорить решение задачи за счет уменьшения количества операций проверки условий. Полезной также явля- .

868765

40 ется возможность при формировании обобщенных признаков игнорировать результаты обработки отдельных элементов массива, например сбои измерительных устройств при обработке массива результатов измерений, 5

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является вычислительная система, содержащая арифметико-логическое устройство, нес- . колько устройств формирования признаков результатов арнфметико-логических операций, ре- 10 гистр длины обрабатываемого поля и регистр условий передачи управления, причем выходы арифметико-логического устройства соединены

c ..входами устройств формирования признаков (3).

Недостатками известного устройства являются ограниченная производительность системы изза отсутствия возможности формирования обобщенных признаков результатов операций, если обрабатываемое поле представляет собой массив величин, а также отсутствие возможности запрещения использования признаков обработки отдельных групп разрядов (т.е. признаков некоторых результатов операции) при формировании обобщенных признаков обрабатываемого поля. 25

Цель изобретения — повышение производительности вычислительной системы за счет расширения ее функциональных возможностей, позволяющего уменьшить количество операций анализа обрабатываемого поля, рассматриваемого как массив операндов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее арифметико-логический блок, выход которого соединен с первым входом блока сравнения результатов арифметикологических операций, регистр длины обрабатываемого поля и М регистров условий управления, введены регистр длины операндов, M блоков формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций и шифратор, причем первый вход i-ro блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций (i = 1,М) соединен с i-ым входом блока сравнения результатов арифметико-логических операций, второй вход — через шифратор с выходом регистра длины обрабатываемого 4> поля, а третий вход и выход — соответственно с выХодом и входом i-ro регистра условий передачи управления, выход регистра длины операндов соединен с входом арифметика-логического блока и вторым входом блока сравнения 50 результатов арифметика-логических операций;

В устройство введены М регистров признаков и коммутатор маски, причем первый вход i-го блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций дополнительно соединен с i-тым входом первой группы входов коммутатора маски и входом i-ro регистра признаков, четвертый вход — с выходом коммутатора маски, выход i-го регистра признаков подключен к i-тому входу второй группы входов коммутатора маски.

Кроме того, блок формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций содержит группу элементов И, группу элементов

ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и две группы элементов НЕ, причем группа входов элемента

ИЛИ соединена с выходами соответствующих элементов И группы, первые, вторые и третьи входы которых подключены к разрядным шинам соответственно первого, второго и четвертого входов блока, группа входов элемента И соединена с соответствующими выходами элементов ИЛИ группы, первые входы которых подключены к соответствующим разрядным шинам первого входа блока, вторые — через соответствующие элементы НЕ первой группы к соответствующим разрядным шинам второго входа блока, а третьи входы — через соответствующие элементы НЕ второй группы к соответствующим разрядным шинам четвертого входа блока, вход элемента И и вход элемента ИЛИ подключены к соответствующим шинам третьего входа блока, выходы элементов

И и ИЛИ являются соответствующими шинами выхода блока.

Введение в устройство. блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций, регистра длины операндов и шифратора, который преобразует код, содержащийся в регистре длины обрабатываемого поля, в унитарный код, причем под унитарным понимается код, содержащий количество подряд расположенных единиц, равное количеству операндов в обрабатываемом поле, позволяет умень шить количество операций анализа массива операндов.

Введение регистров признаков и коммутаторов маски позволяет запретить использование признаков некоторых результатов операций при формировании абобщеннйх признаков.

В свою очередь, введение блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций позволяет вырабатывать обобщенные признаки типа "все признаки результатов операций равны единице", "хотя бы один признак равен единице".

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций.

Устройство содержит арифметико-логический блок (АЛБ) 1, блок 2 сравнения результатов арифметико-логических операций, регистр 3 длины обрабатываемого поля, регистр 4 условий передачи управления, блоки 5 формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций, регистр 6 длины операндов, 868765 6

20

30

55 шифратор 7 кода, содержащегося в регистре

3 длины обрабатываемого поля в унитарный код, регистры 8 признаков и коммутатор 9, кроме того, первый вход 10 блока 5, входы

11 и 12 соответственно первой и второй групп входов коммутатора 9, четвертый 13, второй

14 и третий 15 входы блока 5.

Блок 5 формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций может быть выполнен различным образом. В частности, для формирования обобщенных признаков типа "все признаки результатов операций равны единице", "хотя бы один признак равен единице" блок 5 содержит элементы И 16 группы, элемент И 17, элементы ИЛИ 18 группы, элемент ИЛИ 19, элементы НЕ первой 20 и второй 21 группы.

Устройство работает следующим образом.

АЛБ 1 за один такт работы выполняет заданную операцию над некоторым фиксированным количеством разрядов обрабатываемого поля, представляющего собой массив операндов и хранящегося, например, во внутренней памяти АЛБ. Эти разряды в зависимости от длины операндов, задаваемой регистром 6, могут представлять собой либо несколько операндов массива; либо некоторую часть разрядов одного операнда. Соответственно за один такт работы

АЛБ 1 будут получены результаты обработки нескольких операндов либо за несколько тактов — результат обработки одного операнда.

Полученные в АЛБ 1 результаты поступают в блок 2, который вырабатывает группу приз.наков (например, операнды равны, не равны, один операнд больше, не больше, меньше, не меньше другого) для каждого результата операции, Признаки результатов операций с выходов блока 2 поступают в соответствующие блоки 5 . по входам 10. Блоки 5 формируют признаки, обобщенные по всему массиву результатов операции. Если массив операндов обрабатывается за несколько тактов, то регистр 4 условий может использоваться для хранения частично сформированных обобщенных признаков. В этом случае в,начале с каждого такта обработки новые признаки, поступающие в блок 5 по входам 10, преобразуются с учетом .результатов преобразования за предыдущие такты данной операции, поступающих в блок 5 по вхоцам 15.

Для устройств,, в которых признаки всего массива операндов поступают в блоки 5 в одном такте входы 15 не используются.

В общем случае длина обрабатываемого поля, хранящаяся в регистре 3, не равна и не кратна количеству разрядов, обрабзтываемых АЛБ 1 за один такт. Поэтому в последнем такте обработки часть признаков может оказаться относящейся к результатам операций над операндами, расположенными вне обрабатывасмого поля.

Для устранения влияния этих признаков на формирование обобгценных признаков шифратор 7 в каждом такте вырабатывает в соответствии с длиной поля сигналы разрешения, которые поступают в блоки 5 по входам 14.

Кроме того, признаки результата обработки некоторых элементов поля могут быть исключены из формирова1шя обобщенных признаков с помо1цью сигналов маски, поступающих в. блоки 5 по входам 13. Маской может служить один из признаков, вырабатываемых в текущей операции, либо содержимое одного из регистров

8, которое может оказаться, например, признаками предыдущих операций. Выбор информации для маски осуществляется коммутатором 9.

Обобщенные признаки запоминаются в регист- . рс 4.

Таким образом, устройство позволяет формировать обобшенныс признаки массивов результатов обработки операндов при переменных длинах как операндов, так и массивов операндов, причем признаки рсзультзтов обработки от. дельных операндов могут л1зскироваться.

Форл1провзиие обобщенных признаков может выполняться различным образом. Блок 5 (фиг, 2) предназначен для форлтирова1п1я обобщенных. признаков тппз "прнзнзки всех результатов равны сдищще" (всс единицы) . "признак хотя бы одного результата равен единице" (хотя бы одна едипица) . Обобщенный признак "все единицы" формируется элементом И 17, на который по входам 23 с входов 10 блока 5 через элементы ИЛИ

18 поступают признаки, выработанные в текущем такте, а по входам 25 поступает частично сформированный по предыдущим тактам признак из регистра 4 условий.

Обобщенный признак "хотя бы одна ешгница" формируется элементов ИЛ11 19, на который по входам 22 с входов 10 чсрсз элементы 16.поступают признаки, выработанные в текущем такте, з по входу 24 поступает частично сформированный в предыдущих тзктзх признак из регистра 4. По входам 3 блока 5 поступает маска, которая запрещает прохождение единичных значений признаков чсрез элементы

И 16 при формировании признака "хотя бы одна единица" и формирует единичное знзче1гие для признака "все единицы" через элементы НЕ 21 и ИЛИ !8 — при нулсвом значении маскирующего сигнала. Сигналы блокировки, поступающие на входы 14 блока, равны единицам для тех признаков, которые относятся к обрабатываемому полю и нулям для остальных признаков. Вне обрабатываемого поля они запрещают участие единичных значений признаков (элемент И 16) в формировании признака

"хотя бы одна единица" и формируют единичные значения для признака "все единицы" (элементы HE 20 и ИЛИ 18).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает формирование обобщенных признаков "все единицы", "хотя бы одна единица" при переменной длине обрабатываемого поля и с возможностью маскирования признаков обработки отдельных операндов, что позволяет сократить время решения задач определенного класса по сравнению с временем, затрачи ваемым известным устройством, и тем самым повысить производительность системы.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки информации, содержащее арифметико-логический блок, выход которого соединен с первым входом блока сравнения результатов арифметико-логических операций, регистр длины обрабатываеьгого поля и М регистров условий передачи управления,отличающееся тем,что,с целью повышения производительности устройства, в него введены регистр длины операндов, M блоков формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций и шифратор, причем первый вход i-ro блока формирования обобщенных признаков арифметикологических операций (i = 1, М) соединен с

i-ым выходом блока сравнения результатов арифметико-логических операций, второй вход— через шифратор с выходом регистра длины обрабатываемого поля, а третий вход и выход— соответственно с выходом и входом i-го регистра условий передачи управления, выход регистра длины операндов соединен с входом арифметико-логического блока и вторым вхо-. дом блока сравнения результатов арифметикологических операций.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены М регистров признаков и коммутатор маски, причем пер68 )65 8 вый вход i-го блока формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций дополнительно соединен с i-тым входом первой группы входов коммутатора маски и входом

5 . i-ro регистра признаков, четвертый вход с выходом коммутатора маски. выход i-ro регистра признаков подключен к i-тому входу второй группы входов коммутатора маски.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е 0 е с я тем, что блок формирования обобщенных признаков арифметико-логических операций содержит группу элементов И, группу элементов

ИЛИ, элемент И, элемент ИЛИ и две группы элементов НЕ, причем группа входов элемента

15 ИЛИ соединена с выходами соответствующих. элементов И группы, первые, вторые и третьи входы которых подключены к разрядным шинам соответственно первого, второго и четвертого входов блока, группа входов элемента И соединена с соответствующими выходами элементов ИЛИ группы, первые входы которых подключены к соответствующим разрядным шинам первого входа блока, вторые — через соответствующие элементы НЕ первой группы к соответствующим разрядным шинам второго входа блока, а третьи входы через соответствующие элементы НЕ второй группы к соответствующим разрядным шинам четвертого входа блока, вход элемента И и вход элемента ИЛИ подключены к соответствующим шинам третьего входа блока, выходы элементов И и ИЛИ являются соответствующими шинами выхода блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3949376, кл. 340 — 172.5, опублик, 1976.

2. Проектирование сверхбыстродействующих систем "Стрет". М., "Мир", 1965.

3. Флорес А. Организация вычислительных

40 машин, М., "Мир", 1972 (прототип).

Составитель В. Вертлиб

Редактор Е. Личинская Техред А.Савка Корректор Л, Бокшан

Заказ 8330/71 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4