186323. lajstromszámú szabadalom • Multimikroprocesszoros rendszer
5 186323 4 A találmány tárgya multimikroprocesszoros rendszer, amely közvetlen utasítás sínnel és több (SIMD típusú) adatsínnel rendelkezik; tárgya továbbá egy multi- SIMD-rendszerű (MSIMD) multimikroprocesszoros rendszer, amely különböző specializált problémák párhuzamos utasítás feldolgozására alkalmas, például gyors Fourier-transzformációkhoz, vektor- és mátrixszámításokhoz, több forrás egyidejű valós idejű (realtime) feldolgozásához, fizikai és más kísérletek adatfeldolgozásához, több egymással összekötött objektum egyidejű vezérléséhez, differenciális és lineáris egyenletrendszerek gyors megoldásához használható. Az ilyen elektronikus számítógépek és berendezések programjaikat úgy hajtják végre, hogy a mikroprocesszor modulok összes SIMD vagy MSIMD csoportja egy adott időpontban egy és ugyanazon utasítást hajtja végre különböző operandusokon. Néhány parancs teljesítése után a modulok parancsait kicserélik. Ismeretesek olyan SIMD és MSIMD mikroprocesszor rendszerek [lásd (W. Prangisvili) G. G. Stezjura: Mikroprocesszoros rendszerek, „Nauka”, Moszkva, 1980], amelyek egy vezérlőberendezésből és végrehajtó mikroprocesszor modulokból állnak, amelyek meghatározott módon vannak egymással összekötve úgy, hogy egy és ugyanazon utasítás sín köti össze a vezérlőmodult a végrehajtó modulokkal. Az egyes modulok kommutációs áramkör révén vannak egymással összekötve, amelyet a vezérlőberendezés vezérel, mégpedig az adatkicseréléshez szolgáló és az egyes modulok között levő vezérlősínekkel való összekötés révén. Az összes modul össze van kötve a kommutációs áramkörön keresztül egy közös tárolóval, valamint a rendszer közös adatbeviteli és adatkiviteli áramköreivel (lásd W. Cimander, A. Cselebieva: „Multi-mikroprocesszoros rendszerek regiszteres csatolással”, Nachrichtentechnik, Electronik, Vol. 29, No. 6, 1979, 229—232. old.). A mikroprocesszor modulok egy mikroprocesszorból, egy RAM típusú (Random Accès Memory=véletlen hozzáférésű tároló) tárolóból és egy beviteli-kiviteli illesztőegységből állnak. Ismeretes olyan multiprocesszoros hierarchikus struktúra, amelyben a modulok „fa típusú” struktúrákat képeznek, (lásd H. A. Deshmukh, R. G. Scott, P. P. Roberts: Hierarchikus struktúrájú multi-mikroproceszszoros rendszerek, Mikroprocesszorok és alkalmazásuk, No. 13, 1979, 317—327. old.). Az ismert SIMD és MSIMD multimikroprocesszoros rendszerek hátránya, hogy azokat nem lehet univerzális, tetszőleges mikroprocesszorelemekből felépíteni. Ezenkívül az ilyen rendszerek vezérlése meglehetősen bonyolult, ami megnehezíti a vezérlőberendezés feladatát, mivel a vezérlőberendezés a többi modullal ellentétben nem terhelhető végrehajtási funkciókkal. A modulok közötti összeköttetésekhez bonyolult és speciális áramkörökre van szükség. Az egyes modulok közötti adatkicserélés szekvenciálisán történik, nem pedig párhuzamosan, ami a teljes rendszer működését lelassítja, késlelteti. Az ilyen rendszerek nem rendelkeznek egy újabb konfiguráció kialakításához, további modulok csatlakoztatásához szükséges rugalmassággal, nem lehet egy SIMD típusú rendszer és egy MSIMD rendszer közötti átmenetet megvalósítani. A találmány célja olyan SIMD és MSIMD típusú multimikroprocesszoros rendszer létrehozása, amelynek felépítése egyszerű, minden lehetséges mikroprocesszor elemmel lehet szabályozni, továbbá amellyel lehetővé válik az egyes modulok közötti gyorsabb, párhuzamos adatkicserélés, és amely rendelkezik az újabb konfigurációk kialakításához, a konfiguráció módosításához szükséges rugalmassággal. A modulok közötti összeköttetéseknek egyszerűeknek kell lenniük, í melyekhez nem kellenek bonyolult illesztő áramkörök és berendezések. A kitűzött célt olyan multimikroprocesszoros rendszer létrehozásával értük el, amely mikroprocesszor modulokból áll, ahol az egyes mikroprocesszor modulok egy-egy mikroprocesszort, RAM típusú tárolót és beviteli-kiviteli illesztő kapcsolásokat, továbbá a modulok közötti adatkicsercléshez egy-egy bemenetet és kimenetet, valamint egy utasítás bemenetet tartalmazrak, ahol az utasítás bemenet egy puffer áramkörön keresztül a modul belső „adat” fővezetékével van összekötve, a cím-sínek és a mikroprocesszor vezérléséhez szolgáló sínek pedig a modulban levő többi elemhez vannak csatlakoztatva. A találmány szerinti multinikroprocesszoros rendszer N számú modulból áll, amelyeknek utasítás bemenetei a közös „utasítás” fővezetékkel állnak összeköttetésben, az adatkicserélési be- és kimenetek pedig a kommunikációs áramkörhöz vannak csatlakoztatva. A találmány szerinti multirtikroprocesszoros rendszerben a modulban levő mikroprocesszor címsínei, amelyeken keresztül a szóban f irgó modulban levő elemek kiválasztása történik, a modul belső „adat” fővezetéke és utasítás bemenete közötti összeköttetést tiltó pufferre vannak csatlakoztatva, és a multimikroprocesszoros rendszer utasítás fővezetéke egy közös ROM (Read Only Memory=csak olvasható memória) típusú tárolóval, egy közös RAM t pusú tárolóval, közös be- és kimeneti berendezésekkel van összekötve, ahol az utasítás fővezeték a be- és kimeneti berendezések adat sínéivel áll összeköttetésben éi az első mikroprocesszor modul, amely vezérlőmodulként van kialakítva, cím-sínei a közös tárolókkal é 5 be- és kimeneti berendezésekkel is, valamint a mikroprocesszor modulokban levő mikroprocesszorok „4lLJ” impulzus bemenetéivel a mikroprocesszor modulok beállítására szolgáló logikai áramkörön keresztül össze vannak kötve, továbbá össze vannak kötve még a kommutációs áramkörrel is, mely utóbbi (adat) kicserélésre alkalmas regiszter kapcsolás forrnáj;' ban van kialakítva. A találmány szerinti multimikroprocesszoros rendszer egy előnyös kiviteli alakjánál a rendszer több SIMD multimikroprocesszoros rendszerből áll, amelyek a fentiekben ismertetett kicserélő regiszter kapcsolásokul vagy kommutációs áramkörökkel hierarchikusan vannak egymással összekötve, ahol meghatározott számú SIMD mikroprocesszor rendszerben a kicserélő regiszter kapcsolások vagy kommutációs áramkörök k őzül az első regiszterek kiegészítő bemenetei/kimenetei az első hierarchia-lépcső kicserélő regiszter kapcsolásaihoz vagy kommutációs áramköreihez vannak csatla koztatva, amelyeknek vezérlő bemenetei a csoportban levő első SIMD rendszer első mikroprocesszor moduljának cím-síneivel összeköttetésben állnak. Az első h erarchia-lépcső kicserélő regiszter kapcsolásai vagy kommutációs áramkörei első regisztereinek kiegészítő be-/kimenetei csoportosan vannak a második hierarchialépcső kicserélő regiszter kapcsolásaihoz vagy kommutációs áramköreihez csatlakoztatva, amelyeknek ve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
