Оперативное запоминающее устройство

Оперативное запоминающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее накопитель данных, одни соответствующие входы которого подключены к выходам адресного регистра, причем информационные входы накопителя данных являются первыми входами устройства, другие соответствующие входы накопителя данных и адресного регистра подключены к выходам блока управления, блоки сравнения, элемент И и регистры, соответствующие входы которых подключены к выходам блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устт ройства, оно содержит накопитель признаков и вычитатель, одни входы ко;торого являются вторыми входами устi ройства и подключены к информационным входам первого регистра, к одним входам первого блока,сравнения, к информационным входам второго регистра и к одним входам второго блока сравнения, другие входы второго блока сравнения подключены к выходам второго регистра, выходы первого регистра - к другим входам первого блока сравнения и вычитателя/ выходы которо . го подключены к информационным входам адресного регистра и к одним входам третьего блока сравнения, другой вход которого является третьим входом, устройства, выходы блоков сравнения g подключены к соответствующим входам блока управления, выход накопителя Г/J признаков подключен к соответствующему входу блока управления и к одному входу элемента И, другой вход которого подключен к выходу накопителя данных, выход элемента И является выходом устройства, адресные входы накопителя признаков подключены к выходам адресного регистра, управляющий вход накопителя призна« ков подключен к управляющему входу СО накопителя данных.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 511 0 11 С 11/00

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3476956/18-.24 (22 ) 23 ° 07. 82 (46) 23.01.84 ° Вюл. М 3 (72 ) В. П. Денисенко и А. Г.. Засыпкин .(53) 681 ° 327.6(088.8) (56 ) 1 ° Принцип работы системы ЭВМ

370. - М., "Мир", 1978..

2. Архитектура микропроцессорных вычислительных систем. Под ред. Тимохина, Л., Изд-во ЛГУ, 1981.

3. Головкин В. A. Параллельные вычислительные системы. М., "Наука", 1980, с. 107-108 (прототип ). (54 ) (57 ) ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее накопитель данных, одни соответствующие входы которого подключены к выходам адресного регистра, причем информационные входы накопителя данных являются первыми входами устройства, другие соответствующие входы накопителя данных и адресного регистра подключены к выходам блока управления, блоки сравнения, элемент И и регистры, соответствующие входы которых подключены к выходам блока управления, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстроцействия уст". ройства, оно содержит накопитель при„„SU„„,I 069001 А знаков и вычитатель, с1цни входы ко, торого являются вторыми входами устройства и подключены к информацион ным входам первого регистра, к одним входам первого блока, сравнения, к информационным входам второго регист ра и к одним входам вто,ого блока сравнения,.другие входы второго блока сравнения подключены к выходам второго регистра, выходы первого регистра - к другим входам первого блока сравнения и вычитателя, выходы которого подключены к информационным входам адресного регистра и к одним входам третьего блока сравнения, другой вход которого является третьим входом устройства, выходы блоков сравнения Е подключены к соответствующим входам блока управления, выход накопителя признаков подключен к соответствующему входу блока управления и к одному входу элемента И, другой вход которого подключен к выходу накопителя данных, выход элемента И является выходом устройства, адресные входы накопителя признаков подключены к выходам адресного регистра, управляющий вход накопителя признаков подключен к управляющему входу накопителя данных.

1069001

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к запоминающим устройствам для вычислительных машин, обладающих высокой производительностью.

Известны сверхоперативные запоминающие устройства (СОЗУ) с непосредственной адресацией для хранения промежуточных данных и результатов, а также для наиболее часто используемых команд программы применяемые в "вычислительных машинах фирмы IBM семейства 370 для хранения данных и результатов, кодов наиболее часто вызываемых команд программы и т.д.(1)

Команды этих машин содержат адреса"5 ячеек СОЗУ в явном виде. Адресация ячеек СОЗУ в них является непосредственной, при которой применяется единая сквозная нумерация. ячеек СОЗУ и ОЗУ (оперативного запоминающего 29 устройства). Поэтому их эффективность в значительной степени определяется способом программирования, и производительность ЭВМ существенно зависит от того, насколько полно програм-g5 . ма использует представляемые потенциальные возможности использования

СОЗУ.

Известно также СОЗУ с комбинирован ной адресацией, состоящее из буфера для вычисления выражений, буфера локальных данных, буфера глобальных данных, буфера команд, буфера массиBOB (2 3.

Послед ие три части СОЗУ ooprraHHH- 35 зованы по ассоциативному принципу.

Система команд центрального процессора безадресная, из кодо†команд ис ключены адреса быстрых регистров. Это влечет большие аппаратные затраты (например, вводится специальный блок динамического распределения регистров, который транслирует команду в трехадресный формат) и усложнение математического обеспечения, что при водит к несовместимости программно- 45 го обеспечения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

СОЗУ, содержащее накопитель данных, адресные входы которого подключены 0 к выходам адресного регистра, информационные входы накопителя данных являются одними входами устройства, управляю;-,ие входы накопителя данных и адресного регистра подключены к соответствующим выходам блока управления, блоки сравнения, элемент

И и регистры, управляющие входы которых подключены к соответствующим выхо ам1блока п авления 33д у р

При программировании задач для этой машины наличие СОЗУ совершенно не учитывается. Буферная память содержит 16 регистров, из них четыре регистра отводятся при организации ассоциативного з апоминающего устройства (АЗУ) командных слов. Выполнение каждой команды начинается с проверки наличия в признаковой части СОЗУ адреса, указанного в адресной части команды и, если такой признак есть, то обращение к указанной ячейке, ОЗУ заменяется обращением к соответствующей ячейке СОЗУ. Но наличие всего четырех ячеек для хранения команд совершенно недостаточно для хранения всех команд программного цикла, так как среднее количество команд в программном цикле составляет 40-60, а максимальное может быть в несколько раз больше. Это приводит к низкому быстродействию СОЗУ. Недостатками

АЗУ являются большой объем оборудования (для хранения адресов для сравнения) и большое время обращения к

АЗУ при условии последовательного сравнения всех адресов, хранящихся в АЗУ с адресной частью команды, или же большие затраты оборудования на организацию многоразрядных схем сравнения.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в ОЗУ, содержащее накопитель данных, одни соответствующие входы которого подключены к выходам адресно» го регистра, информационные входы накопителя данных являются первыми входами устройства, другие соответствующие в" îäû накопителя данных и адресного регистра подключены к соответствующим выходам блока управления, блоки сравнения, элемент И и регистры, соответствующие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления, дополнительно введены накопитель признаков, и вычитатель„ одни входы которого являются вторыми входами устройства и подключены к информационным входам первого регистра, к одним входам перного блока сравнения, к информацион ьм входам второго регистра и к одним входам второго блока сравнения, другие входы второго блока сравнения подключены к выходам второго регистра, выходы первого регистра — к другим ":õîäàì первого блок- сравнения и вычитателя, выходы которого подключены к информационным входам адресного регистра и к одним входам третьего блока сравнения, другой вход которого является третьим входом уст ройства, выходы блоков сравнения подключены к соответствующим входам блока управления, выход накопителя признаков подключен к соответствующему входу блока управления и к одному входу элемента И,. другой вход которого подключен к выходу накопителя данных, выход элемента И является

1069001 выходом устройства, адресные входы накопителя приз наков подключены к выходам, адресного регистра, упранляющий вход накопителя признаков подключен к управляющему входу накопителя данных.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — алгоритм функционирования СОЗУ; на фиг.3состояние регистров и памяти при записи команд на фиг. 4 — состояние 0 регистров и памяти при чтении команд иэ СОЗУ.

Устройство содержит регистр 1 для хранения адреса начала очереди, блок

2 сравнения, вычитатель 3, блок 4 сравнения, регистр 5 для хранения адреса конца очереди, блок б сравнения, адресный регистр 7, накопитель

8 данных, накопитель 9 признаков, элемент Й 10 и блок 13= управления.

На управляющие входы регистров 1,.

5 и 7 и накопителей 8 и 9 с блока 11 ,управления подаются сигналы записи, а с выходов блоков 2; 4 и б в блок

11 управления заведены сигналы, onpegeaaewme режим работы устройства, в" блок 11 также поступает сигнал с выхода накопителя 9 признаков.

Рассмотрим работу СОЗУ.

1. В начальный момент нсе регистры и накопитель 9 признаков обнулявтся. При поступлении кода команды на вхсщы устройства, он записывается в регистр 1 и определяет начало очереди. После этого разность между кодом на входе устройства и кодом в регистре 1 (в данном случае. равна нулю) поступает в адресный регистр 7 и по сигналу "Запись PA" из блока 11 заносится в регистр 7. Код команды, поступивший иэ ОЗУ на вход накопите- 40 ля 8 данных по сигналу "Запись Н" из блока 11 заносится в накопитель 8 по адресу из регистра 7 (нулевомуj, и по этому же адресу в накопитель 9 признаков записывается логическая

"единица" (признак записи J.

2. При поступлении следующего номера команды блок 2 сравнения сравнивает содержимое регистра 1 и поступившего номера команды, и, если этот комер меньше, чеМ содержимое регистра 1, то тогда блок 11 начинает заново формировать очередь команд в СОЗУ. Если же код иа входе. устройства больше кода в регистре 1, то блок 11 управления выдает сигнал

"Запись РКО", по которому номер команды запоминается в регистре 5 для хранения кода конца очереди. Одновре" менно разность кодов с входа устройстна и регистра 1 с выхода вычислителя 3 поступает на вход блока 4 сравнения и на вход регистра 7, причем на другой вход блока 4 сравнения постоянно подан код длины СОЗУ. Если адрес превышает физическую длину

СОЗУ, н блок 11 управления с выхода блока 4 сравнения поступает сигнал

"Переполнение адреса", при котором блок 11 управления переходит к выполнению действий согласно пункту 1.

3. Если же адрес не выходит эа объем адресов СОЗУ и сигнал с ныхода блока 4 сравнения не поступает, то блок 11 управления выдает сигнал

"Запись PA", при этом регистр 7 заполняется новым адресом, по которому происходит занесение очередного кода команды в накопитель 8 и признака записи в накопитель 9 по сигналу

"Запись " из блока 11 управления. Этот процесс повторяется при каждом по- ° ступлении очередной команды (фиг. 3) до тех пор, пока все СОЗУ не заполнятся и блок 11 управления не начнет заполнять его заново по сигналу "Переполнение адреса" иэ нычитателя 3 или же до тех пор, пока блок 11 управления не обнаружит программный цикл, т.е. повторное обращение к адресам команд, записанных в СОЗУ.

4. При этом вновь поступинший номер команды будет меньше, чем текущее значение кода в регистре 5. В этом случае с выхода блока 6 сравнения в блок 11 управления поступает сигнал, по которому вырабатывается сигнал чтения накопителей 8 и 9 по адресу, сформированному по предлагаемому способу и после цикла чтения

СОЗУ код команды появляется на выходе накопителя, а признак записи поступает на блок 11 управления. Если запись по этому адресу была ранее произведена, то признак записи ранен "1" и при этом он поступает на элемент И 10, разрешая выдачу кода команды на выходную шину, если же записи не было (фиг. 4/, признак записи будет равен "0", и блок 11 управления выдает сигнал чтения ОЗУ

J и записи кода команды в накопитель

8. После этого СОЗУ ожидает поступления следующего номера команды на входную шину.

Блок 11 упранления устройства может быть выполнен в аиде жесткого автомата или же в ниде микропрограммного автомата. В последнем случае может быть использовано ПЗУ, информационное содержание которого показано в таблице.

10б9001

Адрес (номер ячейки ) Выходы ПЗУ

"Запись

Чтение Н"

"Запись PA"

"Запись

Запись

РНО"

РКО"

13 ь + чт

T = n 18Р + и

Определение наличия в СОЗУ команды и определение ее адреса в пред- 35 лагаемом устройстве занимает время где 8 — з адержка на вычитателе; время чтения иэ накопителя.

Это время невелико и не зависит от длины накопителя.

В то же время в базовом устройстве определение адреса, хранящегося 45 в СОЗУ, занимает время где t, — задержка схемы сравнения

8Р адресов; время чтения из накопитецт ляг * п — количество ячеек СОЗУ (длина накопителя), так как происходит последовательное сравнение адреса команды с каждым адресом, находящимся в накопителе адресов.

Быстродействие предлагаемого устройства примерно. в и раз выше, чем известного. Кроме того, для хранения адресов команд в базовом устройстве используется К х и ячеек (где К— длина адреса команды), в то же время как в предлагаемом устройстве для этого используется 1 х,п ячеек для накопителя признаков записи, что в

К раз меньше, чем в базовом устройстве.

1069001

1069001

1069001 воителя призм

ШХ23

""

Текущее содержинае Ревисмюо 0 1 2 3 0 У P P m-1 адреса (P4) Содержимое нако шелл команд (HX о

Текущее содержимое Pz /М

Содержимое регистра начала очереди (РнО) . К

Содержание 0ЯУ з „ф,ф фь 3ь ф з в о

4) оа

Ъс:

О к

1069001

Ыержимое ящииТекущее содержите

peeucmpu кокакд(щ) Ъ(уи ее соде,ожи е нк

Составитель С. Шус. енко

Редактор A. Шишкина Техред И.Асталош Корректор O. Тигор

Тираж 579 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,,делам изобретений и открытий

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

Заказ 11480/48

Филиал ППП "Патент", г. ужгррод, ул. Проектная, 4 пеля !!Ризно!!00(н!!) i i i

t ="

Тенцщ ее сойджиюе рписаро абак!!(Е!

1 1

Содержииюе наколи-велл команд (м, 4 4 4 4 М щ; с„!,Р

P Pwt N j