Спосіб комп’ютерного опрацювання інформації та пристрій для його реалізації

1. Спосіб комп'ютерного опрацювання інформації, який включає формування та зберігання на носії інформації програми, яка складається з сукупності команд з кодами виконуваних операцій, та даних, які підлягають опрацюванню, та опрацювання інформації, який відрізняється тим, що під час формування програми кожну команду та кожне початкове дане нумерують і адресують, та резервують номери і адреси призначення для кожного проміжного та кінцевого даного, які будуть отримані в процесі опрацювання інформації, а також нумерують і адресують ці резервні номери і адреси призначення, причому опрацювання інформації здійснюють шляхом покрокового зчитування із носія інформації команд, даних та резервних номерів і адрес призначення з однаковими номерами, та їх подачі на вказані адресами порти пристроїв, в яких опрацьовують інформацію, виконують на кожному кроці над зчитаними даними вказані зчитаними командами операції, нумерують і адресують зчитані зарезервовані номери і адреси призначення отриманих проміжних та кінцевих даних та записують їх на носій інформації. 2. Пристрій комп'ютерного опрацювання інформації, що складається з р арифметико-логічних пристроїв (АЛП) (1), пристрою керування (2) та пам'яті (3) з просторово-часовим доступом, як носія інформації, яка включає керуючі входи записузчитування (4), тактових імпульсів (5) та поточного номера такту (6), l інформаційних входів початкових даних, їх адрес призначення і номерів, адрес призначення і номерів проміжних та кінцевих даних та їх адрес призначення і номерів, команд та їх 2 3 95969 4 імпульсів (5) та запису-зчитування (4) пам'яті з асоціативним доступом (17) є відповідними входами пам’яті з просторово-часовим доступом (3), вхід керування двонаправленого мультиплексора (18) з’єднаний з входом запису-зчитування (4) пам'яті з асоціативним доступом (17), його інформаційні входи (7, 8, 9) з’єднані з відповідними інформаційними входами пам'яті з просторово-часовим дос тупом (3), його двонаправлені входи-виходи (20) з'єднані з двонаправленими входами-виходами пам'яті з асоціативним доступом (17), інформаційні виходи двонаправленого мультиплексора (18) з'єднані з інформаційними входами комутуючої мережі (19), інформаційні виходи якої з'єднані з відповідними інформаційними виходами (10, 11, 12, 13) пам'яті з просторово-часовим доступом (3). Винахід належить до області обчислювальної техніки і може бути використаний при виконанні опрацювання інформації. Відомий спосіб опрацювання інформації, який використовується в стековій архітектурі комп'ютера [1], відповідно до якого обчислювальний процес отримання за деяким алгоритмом шуканих кінцевих даних з початкових даних виконується відповідно до завчасно сформованої програми, яка складається з сукупності команд, кожна з яких визначає дію комп'ютера протягом деякого проміжку часу по виконанню однієї операції, причому, дані розміщені в пам'яті таким чином, що адреса потрібного для опрацювання даного завжди знаходиться в спеціальному лічильнику, який називають вершиною стека, що виключає потребу вказувати в команді адреси операндів та скорочує час виконання команд. Недоліком даного способу опрацювання інформації є його низькі функціональні можливості, обумовлені безадресним плануванням обчислювального процесу та послідовним характером опрацювання даних в стековій архітектурі комп'ютера. Відомий спосіб опрацювання інформації, який використовується в сучасних комп'ютерах [2], відповідно до якого обчислювальний процес отримання за деяким алгоритмом шуканих кінцевих даних (результатів) з початкових даних виконується відповідно до завчасно сформованої програми, яка складається з сукупності команд, кожна з яких визначає дію комп'ютера протягом деякого проміжку часу по виконанню однієї операції, причому, для вказівки команд та даних (початкових, а також проміжних та кінцевих, отриманих в результаті виконання операцій), які зберігаються в пам'яті, використовуються адреси, які вказують номери відведених для них в пам'яті комірок, причому команда вказує тип виконуваної операції, для чого використовується код операції, та адреси комірок пам'яті, в яких зберігаються дані, над якими виконується операція, а також адреси комірок пам'яті, в які потрібно записати результат. Функціонування комп'ютера, в якому використовується адресне планування обчислювального процесу, після написання та введення в його пам'ять команд та початкових даних, передбачає виконання старту, записування в програмний лічильник адреси першої команди програми та багатократне виконання так званого робочого циклу, який включає наступні кроки: зчитування із пам'яті команди за адресою з програмного лічильника; перевірка, чи не є це команда зупинки та припинення обчислень або продовження виконання обчислювального процесу; виконання команди, тобто зчитування з пам'яті даних за адресами, вказаними в команді, виконання операції та запису результатів в пам'ять за адресами, вказаними в команді; обчислення адреси наступної команди та її запис в програмний лічильник; повернення до початку робочого циклу. Вищеописаний спосіб опрацювання інформації забезпечує ширші функціональні можливості в порівнянні з аналогом за рахунок адресного планування обчислювального процесу, але, в свою чергу, вимагає для виконання кожної команди зокрема, та програми в цілому, великої кількості додаткових кроків, необхідних для обчислення адрес команд та даних та їх пересилання між регістрами процесора, що призводить до значного зменшення швидкодії. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб опрацювання інформації шляхом просторово-часового планування обчислювального процесу та шляхом здійснення опрацювання інформації відповідно до цього планування, що дозволяє виключити необхідність використання адрес команд та даних, та, за рахунок паралельності доступу до команд та даних, підвищити швидкодію. Поставлена задача виконується тим, що в способі опрацювання інформації з плануванням обчислювального процесу, який включає формування та зберігання на носії інформації програми, яка складається з сукупності команд з кодами виконуваних операцій, та даних, які підлягають обробці, та опрацювання інформації, відповідно до винаходу за кожною командою та за кожним даним, початковим, проміжним та кінцевим, закріплюють нумерацію та адресу призначення, які ідентифікують кожний з множини елементів команд та даних. Крім того: - за кожними проміжними та кінцевими даними закріплюють номери та адресу призначення, які ідентифікують кожне з проміжних та кінцевих даних; - закріплення номерів та адреси призначення за кожною командою, за кожним початковим даним та за кожним з проміжних та кінцевих даних здійснюють під час формування програми, натомість, закріплення номерів та адреси призначення за кожним проміжним та кінцевим даним здійснюють в процесі опрацювання інформації після отримання цих даних; - команди, початкові, проміжні та кінцеві дані, а також номери та адреси призначення проміжних та кінцевих даних з однаковими номерами, або 5 однаковими адресами призначення, які за ними закріплені, можуть бути об'єднані в групи; - номери позначають місце передавання команд, за якими вони закріплені, початкових, проміжних та кінцевих даних, за якими вони закріплені, та номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних, за якими вони закріплені, де під місцем передавання розуміють адресу (номер) входу засобу, на якому здійснюється оброблення інформації, або адресу (номер) виходу носія інформації, причому числові значення номерів визначають під час формування програми шляхом нумерації інформаційних та керуючих входів (портів) засобів, на яких здійснюється опрацювання інформації, або нумерації виходів (портів) носія інформації, та присвоєння значення цих номерів відповідним номерам; - адреси призначення позначають числові значення поточних номерів тактів, на яких мають бути зчитані з носія інформації команди, за якими вони закріплені, початкові, проміжні та кінцеві дані, за якими вони закріплені, та номери і адреси призначення, за якими вони закріплені, де під номером такту розуміють числове значення моменту часу на часовій осі, або числове значення номера імпульсу деякого тактового сигналу, або числове значення номера кроку чи етапу виконання певної дії тощо, причому, числові значення адрес призначення визначають під час формування програми шляхом підрахунку кількості запланованих тактів, починаючи від числового значення початкового номера такту, тобто визначають як суму (або різницю) числового значення початкового номера такту та кількості підрахованих тактів, де за числове значення початкового номера такту приймають довільне фіксоване числове значення номера такту, наприклад, числове значення номера такту зчитування з носія інформації першого даного, числове значення номера такту зчитування з носія інформації деякого іншого даного, числове значення номера такту записування до носія інформації першого даного тощо; - опрацювання інформації здійснюють шляхом потактового, починаючи з початкового номера такту, зчитування із носія інформації команд, даних та номерів і адрес призначення з однаковими значеннями закріплених за ними адрес призначення на входи засобів, на яких здійснюється опрацювання інформації, відповідно до значень номерів, та виконання над зчитаними даними вказаних зчитаними командами операцій з закріпленням за отриманими проміжними та кінцевими даними зчитаних номерів та адрес призначення та їх записом до носія інформації. Спосіб опрацювання інформації реалізується наступним чином. Схема пристрою опрацювання інформації, який реалізує запропонований спосіб опрацювання інформації, наведена на фіг. 1. Пристрій опрацювання інформації складається з р арифметико-логічних пристроїв АЛП0, АЛП1, ... АЛПр-1, призначених для виконання вказаних командами операцій, пристрою керування та пам'яті з просторово-часовим доступом (ППЧД) як носій інформації, яка має керуючі входи записування 95969 6 зчитування ЗЗ, подачі тактових імпульсів ТІ та поточного номера такту ПНТ, 1 інформаційних входів ID0, ID1, ..., ID1-1 подачі початкових даних, їх номерів і адрес призначення, номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних, їх номерів і адрес призначення, команд та їх номерів і адрес призначення, К інформаційних входів R00, R01, ...R(p-1)(Kp-1-1) подачі проміжних та кінцевих даних, де K  p 1  Ki , Kі - кількість інформаційних виходів i 0 АЛПі, (і=0,1,...р-1) та К інформаційних входів SD0, SD1, ...SDК-1 подачі їх номерів і адрес призначення, N інформаційних виходів D00, D01, ...D(p-1)(Np-1-1) початкових та проміжних даних, де N  p 1  Ni , Ni – i 0 кількість інформаційних входів АЛПі, (і=0,1,...р-1), К інформаційних виходів MD0, MD1, ...MDK-1 номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних, р інформаційних виходів ОІ0, ОІ1, ...ОІр-1 команд та s інформаційних виходів OD0, OD1, ...ODs-1 кінцевих даних, причому, керуючі входи записуваннязчитування ЗЗ, подачі тактових імпульсів ТІ та поточного номера такту ПНТ ППЧД з'єднані з відповідними виходами пристрою керування, інформаційні входи ППЧД ID0, ID1, ...ІD1-1 подачі початкових даних, їх номерів і адрес призначення, номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних та їх номерів і адрес призначення, команд та їх номерів і адрес призначення, з'єднані з відповідними інформаційними входами пристрою опрацювання інформації, інформаційні входи ППЧД SD0, SD1, ...SDK-1 подачі номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних з'єднані з відповідними інформаційних виходами ППЧД MD0, MD1, ...MDK-1 номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних, інформаційні виходи ППЧД D00, D01, ...D(p-1)(Np-1-1) початкових та проміжних даних з'єднані з відповідними інформаційними входами АЛП0, АЛП1, …АЛПр-1, інформаційні виходи яких з'єднані з відповідними інформаційними входами ППЧД R00, R01, …R(p-1)(Kp-1-1) подачі проміжних та кінцевих даних, інформаційних виходи ППЧД ОІ0, ОI1, ...ОІр-1 команд з'єднані з відповідними керуючими входами АЛП0, АЛП1, ... АЛПр-1, сигнали станів яких з'єднані з відповідними входами пристрою керування, інформаційні виходи ППЧД OD0, OD1, ...ODs-1 кінцевих даних з'єднані з відповідними інформаційними виходами пристрою опрацювання інформації, входи та виходи керування пристрою керування з'єднані з відповідними входами та виходами керування пристрою опрацювання інформації. Схема пам'яті з просторово-часовим доступом ППЧД наведена на фіг. 2. Пам'ять з просторово-часовим доступом складається з пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1, двонаправленого мультиплексора ДМП 2 та комутуючої мережі КММ 3, причому входи подання поточного номера такту ПНТ, тактових імпульсів ТІ та сигналу записування-зчитування ЗЗ пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1 з'єднані з відповідними входами ППЧД, вхід керування двонаправленого мультиплексора ДМП 2 з'єднаний з входом 7 подання сигналу записування-зчитування ЗЗ, його інформаційні входи ID0, ID1,...IDm-1 з'єднані з інформаційними входами ППЧД, його двонаправлені входи-виходи DIO0, DIO1,...DIOr-1 з'єднані з двонаправленими входами-виходами пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1, інформаційні виходи МО0, МО1,...МОn-1 двонаправленого мультиплексора ДМП 2 з'єднані з інформаційними входами комутуючої мережі КММ 3, інформаційні виходи якої OD0, OD1,...ODn-1 з'єднані з інформаційними виходами ППЧД. Пам'ять з просторово-часовим доступом ППЧД, яка використана як носій інформації в обчислювальному пристрої для реалізації запропонованого способу опрацювання інформації, працює наступним чином. Значення поточного номера такту ПНТ, рівне сумі значення початкового номера такту та кількості тактів зчитування даних з пам'яті, формується в пристрої керування пристрою опрацювання інформації на лічильнику, вміст якого з кожним тактом зчитування збільшується на 1, тобто він підраховує кількість тактів зчитувань даних, починаючи з початкового номера такту. При цьому такти записування цим лічильником не фіксуються. В режимі записування вхідна інформація через входи ID0, ID1,...IDm-1 двонаправленого мультиплексора ДМП 2, який керується сигналом записування-зчитування ЗЗ, поступає до пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1 та записується в її регістри. З кожним тактовим імпульсом в режимі записування до регістрів пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1 записуються команди, дані та номери і адреси призначення разом з закріпленими за ними номерами та адресами призначення. В режимі зчитування в кожному такті на вхід пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1 поступає значення поточного номера такту ПНТ та записується в її регістр ознаки. Ця ознака (значення ПНТ) порівнюється на збіжність з адресою призначення, які закріплені за записаною в регістри ПАД 1 інформацією, і та інформація, адреси призначення якої співпали з ознакою, тобто поточним номером такту, зчитується із пам'яті з асоціативним доступом ПАД 1 на її двонаправлені входи-виходи DIO0, DIO1,...DIOr-1, і через двонаправлений мультиплексор ДМП 2 поступає на інформаційні входи МО0, МО1,...МОn-1 комутуючої мережі КММ. При цьому інформація, яка зчитується з пам'яті з асоціативним доступом, - це команди, дані, та номери і адреси призначення, а також закріплені за ними номери (закріплені за ними адреси призначення, які порівнювались з ПНТ, далі не використовуються). Ці номери керують роботою комутуючої мережі КММ 3, тобто вказують на який її вихід має поступити інформація, за якою вони закріплені. Комутуюча мережа КММ 3 з'єднує інформаційні входи МО0, МО1,...МОn-1 з інформаційними виходами OD0, OD1,...ODn-1 відповідно до значення номерів, які поступають на її входи разом з командами, даними, та номерами і адресами призначення, за якими вони закріплені. Одним з варіантів побудови комутуючої мережі КММ 3 може бути комутуюча мережа, запропонована в [4], як комутуючий еле 95969 8 мент якої використано елемент сортувальної мережі, запропонований в [5]. Таким чином, ППЧД забезпечує приймання з її портів та зберігання початкових даних, їх номерів і адрес призначення, номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних та їх номерів і адрес призначення, команд та їх номерів і адрес призначення, а також вибірку на її порти проміжних та кінцевих даних, команд, часових і номерів, адреси призначення яких співпадають з числовими значеннями поточних номерів тактів, і номери яких співпадають з числовими значеннями номерів портів. В цілому пристрій опрацювання інформації для реалізації запропонованого способу опрацювання інформації працює наступним чином. На інформаційні входи пристрою опрацювання інформації разом із кожним даним, початковим, проміжним та кінцевим, кожною командою та кожними номером і адресою призначення подають номери, які позначають числові значення номерів порту ППЧД, з яких це дане, команда та адреса призначення і нумерація мають бути зчитані, та адреси призначення, які позначають числові значення поточних номерів тактів, на яких це дане, команда та адреса призначення і нумерація мають бути зчитані із ППЧД. Ця інформація в режимі записування заноситься в ППЧД. Опрацювання інформації здійснюється шляхом потактової, починаючи з початкового номера такту, вибірки із заданих номерами виходів ППЧД команд, даних та номерів і адрес призначення з однаковими значеннями закріплених за ними адрес призначення та виконання над вибраними даними вказаних вибраними командами операцій у відповідних АЛП з закріпленням за отриманими проміжними та кінцевими даними зчитаних з ППЧД номерів і адрес призначення та їх записом до ППЧД. Техніко-економічну ефективність запропонованого способу опрацювання інформації розглянемо на прикладі обчислення виразу R5=d(d/4+h)/125. (1) З метою визначення послідовності виконання операцій на фіг. 3 наведено граф алгоритму обчислення виразу (1), на якому вершини відображають виконувані операції, а дуги - передачу даних між операціями. Для обчислення виразу (1) конкретизуємо склад пристрою опрацювання інформації, наведеного на фіг. 1, та обмежимось двома арифметикологічними пристроями: АЛП 0 та АЛП 1, кожний з яких має два входи та один вихід як це показано на фіг. 4. Тут цифрами від 1 до 17 пронумеровані входи та виходи ППЧД. Програма обчислення виразу (1) відповідно до запропонованого способу опрацювання інформації на запропонованій структурі пристрою наведена в табл.1. Тут наведено початкові, проміжні та кінцеві дані, номери та адреси призначення, та перелік операцій виконання виразу (1) відповідно до запропонованого способу опрацювання інформації. 9 95969 10 Таблиця 1 Команда, дане або адреса призначення Закріплена нумерація (номер порту ППЧД) Закріплена адреса призначення (номер такту) 4 12 1 Початкове дане, яке зчитується з виходу 12 ППЧД на такті 1 d 11 1 Початкове дане, яке зчитується з виходу 11 ППЧД на такті 1 d 13 1 Початкове дане, яке зчитується з виходу 14 ППЧД на такті 1  14 1 Початкове дане, яке зчитується з виходу 15 ППЧД на такті 1 2 7 1 11 8 1 2 9 1 14 10 1 3 7 2 11 8 2 3 9 2 12 10 2 4 7 3 17 8 3 h 125 DIV MUL ADD DIV MUL 12 15 13 16 13 16 13 2 2 1 1 2 2 3 Пояснення записаного в перших трьох колонках Адреса призначення, яка зчитується з виходу 7 ППЧД на такті 1 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 1 в АЛП 0 Номер, який зчитується з виходу 8 ППЧД на такті 1 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 1 в АЛП 0 Адреса призначення, яка зчитується з виходу 9 ППЧД на такті 1 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 1 в АЛП 1 Номер, який зчитується з виходу 10 ППЧД на такті 1 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 1 в АЛП 1 Адреса призначення, яка зчитується з виходу 7 ППЧД на такті 2 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 2 в АЛП 0 Номер, який зчитується з виходу 8 ППЧД на такті 2 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 2 в АЛП 0 Адреса призначення, яка зчитується з виходу 9 ППЧД на такті 2 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 2 в АЛП 1 Номер, який зчитується з виходу 10 ППЧД на такті 2 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 2 в АЛП 1 Адреса призначення, яка зчитується з виходу 7 ППЧД на такті 3 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 3 в АЛП 0 Номер, який зчитується з виходу 8 ППЧД на такті 3 та закріплюється за результатом операції, виконаної на такті 3 в АЛП 0 Початкове дане, яке зчитується з виходу 12 ППЧД на такті 2 Початкове дане, яке зчитується з виходу 15 ППЧД на такті 2 Команда, яка зчитується з виходу 13 ППЧД на такті 1 Команда, яка зчитується з виходу 16 ППЧД на такті 1 Команда, яка зчитується з виходу 13 ППЧД на такті 2 Команда, яка зчитується з виходу 16 ППЧД на такті 2 Команда, яка зчитується з виходу 13 ППЧД на такті 3 Послідовність виконання обчислень після запису до ППЧД вхідної інформації, тобто початкових даних, їх номерів і адрес призначення, номерів і адрес призначення проміжних та кінцевих даних та їх номерів і адрес призначення, команд та їх номерів і адрес призначення, має вигляд: Такт 1: Зчитування на вказані номери виходів ППЧД всіх команд, даних та номерів і адрес призначення з адресою призначення 1, виконання операцій DIV d,4 та MUL ,d, (тобто R1=d/4, R2=d) з присвоєнням результату R1 номера 11 та адреси призначення 2, та з присвоєнням результату R2 номера 14 та адреси призначення 2, і їх запис до ППЧД. Такт 2: Зчитування на вказані номерами виходи ППЧД всіх команд, даних та номерів і адрес призначення з адресою призначення 2, виконання операцій ADD R1,h та DIV R2,125 (тобто R3=R1+h, R4=R2/125) з присвоєнням результату R3 номера 11 та адреси призначення 3, та з присвоєнням результату R4 номера 12 та адреси призначення 3, і їх запис до ППЧД. Такт 3: Зчитування на вказані номери виходи ППЧД всіх команд, даних та номерів і адрес призначення з адресою призначення 3, виконання операції MUL R3,R4 (тобто R5=R3R4) з присвоєнням результату R5 номера 17 та адреси призначення 4, і його запис до ППЧД. 11 95969 Такт 4: Зчитування результату R5 з ППЧД на інформаційний вихід пристрою опрацювання інформації. Таким чином, для обчислення виразу (1) потрібно виконати 3 такти, які включають зчитування з ППЧД та записування в ППЧД даних, команд та номерів і адрес призначення, а також 3 операції 12 виконання команди та один такт для зчитування результату з ППЧД. З метою порівняння в табл.2 наведено програму виконання того ж самого виразу (1) відповідно до відомого способу опрацювання інформації у процесорі типового комп'ютера [3], яка розміщена в комірках пам'яті 1-16, та наведено пояснення до вмісту комірки пам'яті. Таблиця 2 Номер комірки пам'яті 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Вміст комірки пам'яті  125 d h 4 11 MUL 6,1,3 12 DIV 7,3,5 13 DIV 8,6,2 14 ADD 9,7,4 15 MUL 10,8,9 16 STOP Пояснення до вмісту комірки пам’яті Початкові дані Початкові дані Початкові дані Початкові дані Початкові дані Зарезервована комірка для результату операції Зарезервована комірка для результату операції Зарезервована комірка для результату операції Зарезервована комірка для результату операції Зарезервована комірка для результату операції Множення вмісту комірки 1 на вміст комірки 3 з записом результату до комірки 6 Ділення вмісту комірки 3 на вміст комірки 5 з записом результату до комірки 7 Ділення вмісту комірки 6 на вміст комірки 2 з записом результату до комірки 8 Додавання вмісту комірки 7 з вмістом комірки 4 з записом результату до комірки 9 Множення вмісту комірки 8 на вміст комірки 9 з записом результату до комірки 10 Припинення обчислень Відомий спосіб опрацювання інформації передбачає виконання старту, запис в програмний лічильник адреси першої команди програми, тобто числа 11, та п'ятикратне виконання робочого циклу, який включає наступні кроки: зчитування із пам'яті команди за записаною адресою; перевірка, чи не є це команда зупинки та припинення обчислень або продовження виконання робочого циклу; виконання команди, тобто зчитування з пам'яті даних за адресами, вказаними в команді, виконання операції та запис результатів в пам'ять за адресами, вказаними в команді; обчислення адреси наступної команди шляхом додавання до вмісту програмного лічильника одиниці та її запис в програмний лічильник, повернення до початку робочого циклу. Таким чином, для обчислення наведеного виразу відповідно до відомого способу опрацювання інформації потрібно виконати 6 операцій обчислення адрес наступної команди та їх запис до програмного лічильника, 6 зчитувань команд з пам'яті, 6 операцій перевірки, чи не є це команда зупинки, 12 операцій зчитування з пам'яті даних за адресами, вказаними в команді, 6 операцій виконання команди, 6 операцій записування проміжних та кінцевих даних в пам'ять за адресами, вказаними в команді, тобто в сумі 24 операції звернення до пам'яті та 18 обчислювальних операцій. Як видно з проведеного аналізу, в порівнянні з відомим при обчисленні виразу (1) запропонований спосіб опрацювання інформації вимагає виконання меншої кількості операцій, так як при його реалізації відсутні 6 операцій обчислення адрес наступної команди та 6 операцій їх записування до програмного лічильника, 6 операцій перевірки, чи не є це команда зупинки, а також менша кількість операцій зчитування з пам'яті та операцій записування до пам'яті. Тобто, в порівнянні з відомим при обчисленні виразу (1) запропонований спосіб опрацювання інформації характеризується вищою швидкодією, так як вимагає виконання меншої кількості тактів. В загальному випадку порівняно з відомим запропонований спосіб опрацювання інформації характеризується вищою швидкодією, так як вимагає виконання меншої кількості тактів, оскільки в ньому закладена можливість паралельного доступу до даних та виконання операцій, в ньому відсутні операції обчислення, вибірки та пересилання адрес команд та даних під час опрацювання інформації, а також він вимагає меншої ємності пам'яті для зберігання команд при його реалізації в комп'ютері, оскільки, на відміну від відомого способу опрацювання інформації, який передбачає наявність в команді коду операції та адресної частини, в запропонованому способі опрацювання інфор 13 мації команда має лише код операції, розрядність якого значно менша розрядності адресної частини. Довідка стосовно структури та принципів побудови пам'яті з асоціативним доступом Принципи побудови пам'яті з асоціативним доступом ПАМ 1 відображені в літературі, зокрема в [3]. Структура пам'яті з асоціативним доступом наведена на фіг. 5. Ця пам'ять включає: - масив регістрів для зберігання N mрозрядних слів, в кожному з яких частина розрядів зайнята ознаками, а іншу частину розрядів займає службова інформація; - регістр асоціативної ознаки, куди поміщається код шуканої інформації (ознака пошуку). Розрядність цього регістра зазвичай є меншою чи рівною довжині слова n; - схему порівняння на збіжність, яка використовується для проведення паралельного або послідовного порівняння бітів ознак пошуку всіх слів, що зберігаються, з відповідними бітами асоціативної ознаки пошуку, і вироблення сигналів збігу; - регістр збігів, в якому кожному регістру масиву пам'яті відповідає один розряд, в який заноситься одиниця, якщо всі розряди ознаки слова відповідного регістра співпали з однойменними розрядами асоціативної ознаки пошуку; - регістр маски, який дозволяє заборонити порівняння певних бітів; - пристрій керування, який на основі зовнішніх сигналів керування здійснює записування асоціативної ознаки пошуку до відповідного регістра, встановлює маску в регістрі маски, та на основі даних порівняння на збіжність з регістра збігів здійснює зчитування даних з регістрів асоціативної пам'яті, а також записування до них вхідних даних. При зверненні до пам'яті з асоціативним доступом спочатку сигналами з блоку керування розряди регістра маски, які не повинні враховуватися при пошуку інформації, встановлюються в нульові значення, і всі розряди регістра збігів встановлюються в одиничний стан. Після цього в регістр асоціативної ознаки заноситься код шуканої інформації (ознака пошуку) і починається її пошук, в процесі якого схема порівняння на збіжність одночасно порівнює перший біт ознак даних всіх регістрів пам'яті, з першим бітом асоціативної ознаки пошуку. Ті схеми, які зафіксували незбігання, формують сигнал, що переводить відповідний біт регістра збігів в нульовий стан. Так само відбува 95969 14 ється процес пошуку і для решти незамаскованих бітів ознаки пошуку. У результаті, одиниці зберігаються лише в тих розрядах регістра збігів, які відповідають регістрам, де знаходиться шукана інформація. Конфігурація одиниць в регістрі збігів використовується як адреси, за якими проводиться зчитування даних з пам'яті. Із-за того, що результати пошуку можуть мати кілька варіантів, вміст регістра збігів подається на пристрій керування, де формуються сигнали сповіщення про результати порівняння, а саме про те, що шукана інформація не знайдена, міститься в одному чи кількох регістрах. Тому, при зчитуванні спочатку проводиться аналіз результатів порівняння. Потім, при наявності інформації про те, що шукана інформація не знайдена, зчитування відміняється, при повідомленні, що шукана інформація міститься в одному регістрі, зчитується слово, на яке вказує одиниця в регістрі збігів, а при повідомленні, що шукана інформація міститься в кількох регістрах, скидається сама старша одиниця в регістрі збігів і витягується відповідне їй слово. Шляхом повторення цієї операції зчитуються всі слова. Записування в пам'ять з асоціативним доступом проводиться без вказівки конкретної адреси, в перший вільний регістр. Для пошуку вільного регістра виконується операція зчитування, в якій не замасковані тільки службові розряди, що показують, як давно проводилося звернення до кожного регістра, і вільним вважається або порожній регістр, або той, який найдовше не використовувався. Література: 1. Таненбаум Э. Многоуровневая организация ЭВМ. М. Мир, 1979. - с.121-129. 2. Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Программирование и алгоритмические языки. Под ред. А.А. Дородницына. "Наука", М., 1975 - с.27-28. 3. Мельник А.О. Архітектура комп'ютера. Луцьк. Волинська обласна друкарня, 2008. - 470с. с.322-323 (рис.9.15). 4. Мельник А.А. Коммутирующая сеть. Авторское свидетельство СССР №1462279, МПК G 06 F 1/00, Н 03 К 17/00, БИ №8, 1989. 5. Мельник А.А. Элемент сортировочной сети. Авторское свидетельство СССР № 1603367, МПК G 06 F 7/06, БИ №40, 1990. 15 95969 16 17 95969 18 19 95969 20 21 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 95969 Підписне 22 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601