專利名稱:一種具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其涉及一種具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
目前，在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，并行處理技術(shù)(Parallel Processing)已成為重要方向，其結(jié)構(gòu)主要是多機(jī)系統(tǒng)，現(xiàn)在的研究目標(biāo)在于高速運(yùn)算和人工智能二方面，并已開始從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)銷售。盡管在當(dāng)前市場(chǎng)上，馮·諾依曼(VonNeumamn)單機(jī)仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，並且人們?nèi)栽诶^續(xù)對(duì)其進(jìn)行研究以便進(jìn)一步提高速度，容量等各項(xiàng)指標(biāo)。然而，由于單機(jī)理論極限取決于電子運(yùn)動(dòng)的30Cm／ns速度和CPU的體積，因此，對(duì)多機(jī)結(jié)構(gòu)的并行處理的研究是必然的。埃里克丁·勒納(Ericj·Lerner)在“高技術(shù)(high Technology)”雜志中1985年7月(P20)以“進(jìn)入商用的并行處理(Parallel Processing gets down to business)”為題發(fā)表文章，其中介紹了以下幾類有商用價(jià)值的代表性多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
名 稱 單元數(shù)目 時(shí)鐘周期 最高速度 存儲(chǔ)器形式 其他特征(ns)1 MPP 16384 100 6.5 分布式存儲(chǔ)器 小顆粒BIPS2 Connection 64000 1000 10 分布式存儲(chǔ)器 小顆粒BIPS3 NONVON 8000 1500 16 分布式存儲(chǔ)器 小顆粒BIPS4 IPSC 32－ 100 2－8 分布式存儲(chǔ)器 大顆粒128 MFLOPS5 Butterfly 128 ／ 200 分享存儲(chǔ)器 大顆粒MIPS6 Sigma－1 256 100 100 分布式存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)流MFLOPS7 Cedar 32 100 10 分享存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)流MFLOPS(其中BIPS為每秒109條指令；MFLOP為每秒106條浮點(diǎn)指令；MIPS為每秒106條指令)。結(jié)合其他文章，總起來講一般可認(rèn)為當(dāng)前的研究及商業(yè)前景具有下述特征A.方案和新設(shè)計(jì)多，分類方法也多，困難不少，整個(gè)技術(shù)處于發(fā)展擴(kuò)張期；B.商業(yè)應(yīng)用中的分布式存儲(chǔ)器類型很多；C.研究目標(biāo)是高速運(yùn)算和人工智能，期望以之取代巨型、大型機(jī)市場(chǎng)；
D.由于多計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)上的獨(dú)立性，因而在多機(jī)結(jié)構(gòu)中難于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和程序編制；對(duì)大顆粒機(jī)組合的數(shù)目至今最多至256。
E.多機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用算法密切相關(guān)，系統(tǒng)達(dá)不到通用性；F.各計(jì)算機(jī)之間聯(lián)系是通訊方式，並建有專門通路。
然而，盡管對(duì)多機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很多研究，但和單機(jī)的計(jì)算機(jī)發(fā)展相比，由于技術(shù)上的困難，近期難于以多機(jī)來取代單機(jī)，在一些文獻(xiàn)和雜志中(如“high technology”1985年7月在P26以“Parallel machin estake on.supercomputer”為題所發(fā)表的文章中所述)認(rèn)為其預(yù)兆不佳，其原因在于①與單機(jī)相比，多機(jī)系統(tǒng)的管理問題太復(fù)雜；②多機(jī)系統(tǒng)的軟件有待發(fā)展，而這些軟件即使成功也大大不同于傳統(tǒng)方式的軟件，難以使用。
除了上述文章中介紹的情況外IBM在1985年的“并行處理國際會(huì)議(international Conference on Parallel Processing)”上表明他們正在研究RP3計(jì)劃(參見G.F.Ptiten等著“Research Parallel Processor Prototype (RP3) introduction architecture”P264)，這是一個(gè)hyber Cube加上Share memory(分享存儲(chǔ)器)的結(jié)構(gòu)。此外“電子學(xué)(Electrics)”雜志1983。6月在P114和P111上分別以“西歐期待并行處理成為未來的計(jì)算機(jī)(Western Europe Looks to Parallel Processing for future Computer)”和“日本正在試制可制造的數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)(Japan is busy trying to make manufacturable data flow Computer)”為題發(fā)表文章，介紹了西歐的研究狀況和日本在數(shù)據(jù)流方面的研究。
多計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)是上述各種多機(jī)結(jié)構(gòu)中單元獨(dú)立性最強(qiáng)，結(jié)構(gòu)通用性最好，并在價(jià)格上有很大潛在優(yōu)勢(shì)的分支，尤其是同構(gòu)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)更是顯而易見的?，F(xiàn)有的多計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的典型例子是1.Cosmic機(jī)，是第一個(gè)利用Hyber cube連接的機(jī)器，它是以2n個(gè)計(jì)算機(jī)單元為結(jié)點(diǎn)，每點(diǎn)具備n個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊連接，系統(tǒng)以MIMD的并行方式工作，用massage passing的算法，在Intel Scientific Computers公司的產(chǎn)品IPSC中仍見到對(duì)該方法的介紹。
2.transputer也是一種同構(gòu)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每種計(jì)算機(jī)單元有三個(gè)串行通訊口，以1－10Mbit／sec速度完成多機(jī)之間的通訊，以O(shè)ceam為語言工具。
但是，多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)盡管得到了上述結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，而其付出的代價(jià)是其在系統(tǒng)管理軟件編制方面的復(fù)雜和困難程度大大超過多處理機(jī)系統(tǒng)。具體講，現(xiàn)有的多計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，由于其單元保持了完整的獨(dú)立性，從而使系統(tǒng)在用戶和操作系統(tǒng)面前表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立的指令流和他們之間的僅有的通訊方式聯(lián)系。作為系統(tǒng)管理，這種通訊模式具備的多機(jī)管理能力(表現(xiàn)為外部對(duì)指令流的管理能力)實(shí)在太弱，而作為面向應(yīng)用的算法，這種多指令流加通訊的方式又大大限制了用戶算法，因而只能有為數(shù)不多的模型才能和這種結(jié)構(gòu)匹配。同時(shí)，由于這種多機(jī)管理和用戶算法要求在同一層次，以同一手段加以解決，從而盡管多計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的通用性很好，但卻無法廣泛應(yīng)用，其原因在于它的多指令流＋通訊形式無法在多機(jī)管理能力和對(duì)用戶算法的適應(yīng)能力上取得突破。它無法在整體上，在結(jié)構(gòu)層次上為用戶提供慣用的單流程圖方式。
本發(fā)明的目的是提供一種具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)(以下簡稱Cecoputer)系統(tǒng)，它包括若干根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)，以及連接各個(gè)單元計(jì)算機(jī)，並能傳遞數(shù)據(jù)的一組數(shù)據(jù)線(以下簡稱Ceco數(shù)據(jù)線)和一組用于對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行管理的總線(以下簡稱Ceco管理線)。
系統(tǒng)進(jìn)入操作時(shí)，多機(jī)之間的單個(gè)數(shù)據(jù)傳遞都被壓入機(jī)器周期層次，從而使Cecoputer系統(tǒng)中的工作機(jī)器周期(以下簡稱Ceco周期)具備了多機(jī)之間橫向連系的能力，並使Cecoputer系統(tǒng)中的指令(以下簡稱為Ceco指令)能夠完成多機(jī)操作，這意味著在指令層次上，即可解決大量的系統(tǒng)多機(jī)之間的硬件處理問題。
其次，Ceco指令表和單機(jī)的指令表以頁面方式組合，從而形成具有相同操作碼空間的結(jié)構(gòu)，因此具備了豐富的擴(kuò)張能力和自由設(shè)計(jì)能力，這為適應(yīng)各應(yīng)用算法和增強(qiáng)多機(jī)系統(tǒng)本身的管理能力提供了豐富的，其它方法不能比的潛力。
另外，由于為Cecoputer系統(tǒng)提供Ceco指令的指令碼的單元計(jì)算機(jī)(以下稱之為首機(jī))決定了Ceco指令的執(zhí)行，因此首機(jī)不僅可以獨(dú)立執(zhí)行，還將承擔(dān)對(duì)系統(tǒng)控制和調(diào)度的責(zé)任，從而為用戶提供了仍相當(dāng)于單流程圖形式的結(jié)構(gòu)和算法。
因此，Cecoputer系統(tǒng)不僅基本上解決了先有技術(shù)多機(jī)系統(tǒng)中的一些困難，並且還可以利用Ceco指令的不同設(shè)計(jì)，把DMA，單片機(jī)，SIMD，MIMD，位片機(jī)，多機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及通用性，可靠性，可工程性等一些本來互不相干的技術(shù)和性能，融匯在一個(gè)極簡單的Cecoputer系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)之中，並形成第二代的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的還在于提供一種根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)。只要在原型計(jì)算機(jī)上作很少規(guī)則的改動(dòng)即可以達(dá)到和現(xiàn)有的原構(gòu)型計(jì)算機(jī)在機(jī)器碼一級(jí)上相兼容，同時(shí)它還提供一個(gè)可設(shè)計(jì)的Ceco指令表，以滿足新的功能需要。
本發(fā)明的另一目的是提供一種同構(gòu)的，既可以做單機(jī)用，又可以在Ceco指令下進(jìn)行多機(jī)合作的單元計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種極為簡單的Cecoputer系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它由單元計(jì)算機(jī)和Ceco總線(Cecoputer系統(tǒng)中連接各單元計(jì)算機(jī)的總線，由Ceco數(shù)據(jù)線和Ceco管理線組成)組成，而可以不加任何附件，並且單元計(jì)算機(jī)還可以單片化。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種窗口部件，它可溝通各機(jī)之間的聯(lián)系，並在相互配合下，完成系統(tǒng)各機(jī)之間的合作，根據(jù)不同的具體窗口結(jié)構(gòu)，還可以建立不同類型的數(shù)據(jù)傳遞格式。
本發(fā)明的另一目的是提供一種工作在Ceco指令條件下的首機(jī)對(duì)從機(jī)的強(qiáng)有力的控制能力，從而可完成對(duì)從機(jī)的程序開發(fā)，故障診斷等任務(wù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種工作在Ceco指令條件下的同構(gòu)型單元計(jì)算機(jī)，它們?cè)贑eco總線上處于相同的結(jié)構(gòu)地位，以實(shí)現(xiàn)以單元計(jì)算機(jī)為單位的硬件冗余和切換，有助于提高系統(tǒng)可靠性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種工作在Ceco指令下的Ceco網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它除了有通訊能力外，還有強(qiáng)有力的管理能力，從而在某些方面代替現(xiàn)有的分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通用的系統(tǒng)，它的單元計(jì)算機(jī)的引出線很少，從而為實(shí)現(xiàn)單元計(jì)算機(jī)的單片化或集成化組裝，提供了良好的前景。
本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于提供一種“維”部件，它作為單元計(jì)算機(jī)和各條可執(zhí)行Ceco指令的Ceco總線的聯(lián)接口，又可使單元計(jì)算機(jī)成為各Cecoputer系統(tǒng)之間的交匯點(diǎn)，從而把Cecoputer系統(tǒng)的線性空間擴(kuò)展到多Cecoputer系統(tǒng)的多維空間，多層次的樹型或其他拓樸結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用同一單元計(jì)算機(jī)組成從一個(gè)到成百上千個(gè)單元機(jī)的組合。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于以Cecoputer及其組合方式，使之能取代單機(jī)的結(jié)構(gòu)和單機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，並作為基本的計(jì)算機(jī)應(yīng)用形式。因此具備了各個(gè)方向，各種領(lǐng)域的廣泛用途。
本發(fā)明的另一目的在于以單元計(jì)算機(jī)的通用性，可工程性，單片機(jī)構(gòu)及優(yōu)異的系統(tǒng)性能，產(chǎn)生一個(gè)有競爭能力的性能／價(jià)格比。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種很容易和其他單機(jī)的或多機(jī)的技術(shù)(如Co－processor，risc機(jī)，近鄰相連接的通訊方式，共享存貯器等)兼?zhèn)涞腃ecoputer系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種極易理解和接受的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合作方法，並利用該方法管理系統(tǒng)的操作和完成系統(tǒng)的軟件編程。
本發(fā)明提供了一種具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括一組能傳送數(shù)據(jù)和對(duì)Cecoputer系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理的信號(hào)的Ceco總線；多個(gè)單元計(jì)算機(jī)，每個(gè)單元計(jì)算機(jī)包括I／O部件，存貯器M，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IDB，編碼和選擇部件NCP，多機(jī)控制部件MCP，窗口部件WP以及CPU。Cecoputer系統(tǒng)的各單元計(jì)算機(jī)通過所述的Ceco總線相連。
下面，結(jié)合附圖，我們可以進(jìn)一步清楚詳細(xì)的說明本發(fā)明的各種目的及這樣那樣的優(yōu)點(diǎn)。
圖1A是先有技術(shù)多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分布式存貯器結(jié)構(gòu)示意框圖；圖1B、1C為先有技術(shù)多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的共享存貯器結(jié)構(gòu)示意圖；圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A表示在一般計(jì)算機(jī)中，抽取出與本發(fā)明有關(guān)的重要特征的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2B是與圖2A相比較，根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)中的單元計(jì)算機(jī)的主要特征的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的編碼和選擇部件NCP的一個(gè)實(shí)施例框圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的多機(jī)控制部件MCP的一個(gè)實(shí)施例框圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的MCP部件的具體實(shí)施例電路圖；圖3D是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的MCP部件中的單穩(wěn)態(tài)裝置DW的一個(gè)具體實(shí)施例；圖3E是圖3D電路的波形圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的窗口部件WP的框圖；圖4B是表明在MC中進(jìn)入合作的單元計(jì)算機(jī)的窗口部件WP和Ceco數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞示意圖；圖4C是表明CPU，存儲(chǔ)器(或I／O)，和窗口部件對(duì)單元計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(以下簡稱IDB)的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。
圖4D是同步并行窗口(8位)的一個(gè)實(shí)施例電路圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)入同步等待的一個(gè)裝置的具體實(shí)施例及其時(shí)序圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)入同步等待的裝置的另一個(gè)實(shí)施例及時(shí)序圖6A是一般計(jì)算機(jī)中CPU的譯碼陣列示意框圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的CPU的譯碼陣列的示意框圖；圖6C是根據(jù)本發(fā)明的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器的一個(gè)具體實(shí)施例電路圖；圖6D是根據(jù)本發(fā)明的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器在各種條件下所能產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)和附加譯碼陣列有效條件；圖6E是根據(jù)本發(fā)明，在CeCo指令非PC尋址的MC時(shí)，首從機(jī)可能出現(xiàn)的多機(jī)功能模式圖；圖6F是表明了一條CeCo指令的設(shè)計(jì)以及在本發(fā)明的系統(tǒng)中執(zhí)行過程的示意圖；圖6G是表明系統(tǒng)執(zhí)行CeCo指令下，把首機(jī)的一塊存貯區(qū)內(nèi)容移至從機(jī)的指定區(qū)域的示意圖；圖7表示在現(xiàn)有的CPU片基礎(chǔ)上，對(duì)單元計(jì)算機(jī)加以改制，以達(dá)到本發(fā)明對(duì)單元計(jì)算機(jī)的要求的實(shí)施例框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一實(shí)施例；圖9是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一實(shí)施例；圖10A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在異步並行工作方式的結(jié)構(gòu)框圖。
圖10B是異步并行窗口部件(8位)的一個(gè)實(shí)施例電路圖；圖10C是根據(jù)圖10A圖10B在三個(gè)設(shè)想的連續(xù)的MC情況下，處于發(fā)送和接收狀態(tài)的窗口部件WP的時(shí)序圖；圖11A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在異步串行工作方式的結(jié)構(gòu)框圖；圖11B是異步串行窗口的一個(gè)實(shí)施例電路框圖；圖11C為一個(gè)8位的異步串行窗口的電路圖；圖11D為異步串形窗口在一個(gè)MC內(nèi)的波形圖12A是根據(jù)本發(fā)明的Cecoputer系統(tǒng)中的CeCo總線的一個(gè)實(shí)施例；圖12B是根據(jù)本發(fā)明的Cecoputer系統(tǒng)在異步串行傳遞數(shù)據(jù)情況下的CeCo總線實(shí)施例；圖13A是把根據(jù)本發(fā)明的窗口部件WP和MCP、NCP一起組成單元計(jì)算機(jī)“維部件”，並由其構(gòu)成單元計(jì)算機(jī)的多維空間接口的示意框圖；圖13B是根據(jù)本發(fā)明的“維部件”和CPU一起與多口存貯器相結(jié)合從而構(gòu)成另一實(shí)施例的框圖。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行敘述。其中，各圖中的相同序號(hào)和字母代表相同的結(jié)構(gòu)或意義。
圖1A是先有技術(shù)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分布式存貯器結(jié)構(gòu)示意框圖，其中M表示存貯器，P表示處理器或CPU，I／O表示I／O部件，100表示單個(gè)計(jì)算機(jī)，101表示計(jì)算機(jī)與總線的連接線，它們和其它部件一起構(gòu)成獨(dú)立的計(jì)算機(jī)并以此形式出現(xiàn)于系統(tǒng)中。該系統(tǒng)可是通訊或宏命令等其它形式，宏命令是由各機(jī)自己(或起因于中斷)把I／O總線上的信號(hào)或數(shù)據(jù)識(shí)別為宏命令，然后去執(zhí)行。而通訊則是先送完郵件，再由各機(jī)對(duì)郵件進(jìn)行識(shí)別后再予執(zhí)行。但是，這類結(jié)構(gòu)很難對(duì)各指令流本體進(jìn)行控制。
圖1B、1C為先有技術(shù)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的共享存貯器結(jié)構(gòu)示意圖，其中，通過內(nèi)部連接網(wǎng)絡(luò)102達(dá)到計(jì)算機(jī)和存貯器之間的連接。
圖1B為分塊式共享存貯器結(jié)構(gòu)示意圖，M1、M2…MN分別表示N個(gè)存貯器，連接網(wǎng)絡(luò)102可將各存貯器與各處理機(jī)對(duì)應(yīng)起來進(jìn)行並行操作。由于共享存貯器是作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)地址區(qū)存在(工作時(shí))，因此內(nèi)部連接網(wǎng)絡(luò)包括地址線、數(shù)據(jù)線和控制線等，其本身結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。
圖1C為集中的共享存貯器結(jié)構(gòu)示意圖，其連接網(wǎng)絡(luò)102由時(shí)分或優(yōu)先權(quán)方式?jīng)Q定由哪個(gè)計(jì)算機(jī)占有共享存貯器M。
與圖1A所示的分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的I／O口通訊方式相比較，共享存貯器系統(tǒng)的通訊更為便利，但在多指令流的控制方式、控制能力和控制深度上二者相同，因此它們同樣存在系統(tǒng)管理的困難。
圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，由多個(gè)單元計(jì)算機(jī)103和CeCo總線一起組成了Cecoputer系統(tǒng)。在單元計(jì)算機(jī)103中，除了具有存貯器M、I／O部件、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IDB等一般計(jì)算機(jī)部件之外，還具有根據(jù)本發(fā)明的窗口部件WP、CPU及多機(jī)控制部件MCP、編碼及選擇部件NCP。其中的窗口部件WP受CPU控制，它沒有地址線，通過兩條來自CPU的控制輸入線104、105使窗口部件WP接收CPU以MC為頻率對(duì)它進(jìn)行控制的信號(hào)，以決定窗口部件WP是否有效導(dǎo)通和數(shù)據(jù)進(jìn)／出窗口部件WP的方向，窗口部件WP作為單元計(jì)算機(jī)103的IDB上除主部件，從部件之外的第三種類型部件，在控制信號(hào)的控制下，也可對(duì)IDB進(jìn)行讀寫。CeCo總線包括一組CeCo數(shù)據(jù)線和一組CeCo管理線。
圖1D所示系統(tǒng)的工作過程如下所述，當(dāng)接通電源后，Cecoputer系統(tǒng)可通過硬件方法(如MCP中建立一個(gè)S
ch／fo引腳，系統(tǒng)對(duì)此引腳接上某個(gè)電平，從而分別出首從機(jī)來)或軟件方法，或軟硬結(jié)合的方法(如開機(jī)全部為從機(jī)，各機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，建立一多機(jī)的首機(jī)申請(qǐng)仲裁裝置，申請(qǐng)到的便為首機(jī))，在N個(gè)單元計(jì)算機(jī)中選定一個(gè)首機(jī)。另外，利用CeCo指令，達(dá)到首機(jī)的態(tài)傳遞，也可以建立起新的首機(jī)來，而Cecoputer系統(tǒng)中的其余單元計(jì)算機(jī)則為從機(jī)。此時(shí)，各單個(gè)計(jì)算機(jī)仍根據(jù)其各自的程序進(jìn)行獨(dú)立的操作。當(dāng)系統(tǒng)要求進(jìn)行合作時(shí)，可以由用戶編寫的首機(jī)程序來指定n－1臺(tái)從機(jī)(n≤N)進(jìn)行合作，(如果Cecoputer系統(tǒng)中的所有單元計(jì)算機(jī)都進(jìn)行合作，則無需這一操作)。此時(shí)，首機(jī)發(fā)出一同步脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過CeCo總線中的CeCo管理線106送至各個(gè)單元計(jì)算機(jī)，命令首機(jī)和n－1臺(tái)從機(jī)在執(zhí)行完本條指令之后，于下一條指令的起始時(shí)刻進(jìn)入踏步等待，在該同步脈沖的后沿，進(jìn)行合作的首、從機(jī)即進(jìn)入同步的CeCo指令狀態(tài)。然后，首機(jī)窗口部件WP受CPU控制，送出CeCo指令碼到CeCo數(shù)據(jù)線上，而選中合作的從機(jī)的窗口部件WP也受其CPU控制，允許CeCo數(shù)據(jù)線上的CeCo指令碼進(jìn)入該機(jī)。此后，首、從機(jī)一起同步地合作執(zhí)行該條CeCo指令。在執(zhí)行完一段CeCo指令后，根據(jù)需要，合作的各單元計(jì)算機(jī)可同時(shí)或逐步地退出合作，仍回復(fù)到各自獨(dú)立操作的狀態(tài)。
圖2A表示在一般計(jì)算機(jī)中，抽取出與本發(fā)明有關(guān)的重要特征的結(jié)構(gòu)示意圖。用它與圖2B進(jìn)行比較，可以更清楚明了的說明根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的技術(shù)特征。
圖2B是與圖2A相比較，根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)中的單元計(jì)算機(jī)主要特征的結(jié)構(gòu)示意圖。它通過Cecoputer系統(tǒng)得到S
ch／fo信號(hào)，定義出首機(jī)或從機(jī)，當(dāng)要求進(jìn)入多機(jī)合作時(shí)，系統(tǒng)首先由首機(jī)的NCP部件通過與各單元計(jì)算機(jī)相連的編碼線200發(fā)出一個(gè)進(jìn)入NCP部件的信號(hào)，當(dāng)該機(jī)被選中為要求進(jìn)行合作的從機(jī)時(shí)，NCP部件再向MCP部件輸出一選中信號(hào)NCS，再由首機(jī)的NCP部件發(fā)出多機(jī)合作啟動(dòng)信號(hào)CST，MCP部件接收該信號(hào)后，向系統(tǒng)同步進(jìn)入線ssync發(fā)出一個(gè)定寬脈沖。所有為NCS信號(hào)選中的從機(jī)和首機(jī)在收到此脈沖后，其MCP部件向CPU發(fā)出同步脈沖信號(hào)sync，本機(jī)狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)
ch／fo以及命令CPU進(jìn)入公用由PC尋址的狀態(tài)信號(hào)(以下簡稱CPT)。CPU接收到上述信號(hào)后，執(zhí)行完正在執(zhí)行的指令并在下一條指令的起始進(jìn)入等待，直至在同步脈沖sync的后沿來到時(shí)，執(zhí)行CeCo指令的各機(jī)進(jìn)入了同步，CeCo指令由指令所包括的多個(gè)CeCo機(jī)器周期組成，每個(gè)CeCo周期中多機(jī)的配合和協(xié)調(diào)是通過由各自CPU發(fā)出的四項(xiàng)稱之為機(jī)器周期的多機(jī)功能因子信號(hào)(簡稱為多機(jī)功能因子)完成的。這些CeCo機(jī)器周期在各自CPU的順序排列下，其傳遞內(nèi)容被CPU視為操作碼，數(shù)據(jù)或地址。由于CeCo指令保證了各機(jī)共享首機(jī)以PC尋址的字節(jié)，因此，同步也得到了保證。多機(jī)功能因子信號(hào)來自各自的CPU，其中，在104、105線上的兩個(gè)信號(hào)用于控制窗口部件WP，決定窗口部件WP的導(dǎo)通和方向，各機(jī)的這二個(gè)信號(hào)相互配合，從而完成多機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞。另二個(gè)信號(hào)則用于控制調(diào)整計(jì)算機(jī)內(nèi)部的CPU和存貯器等對(duì)IDB的讀寫。由于多機(jī)功能因子信號(hào)使各單元機(jī)內(nèi)部完成了對(duì)IDB讀寫的修正，並在CeCo數(shù)據(jù)線上完成對(duì)各窗口的管理，從而形成了多機(jī)數(shù)據(jù)傳遞的三要素“源、通路和目的”。從而完成了在一個(gè)MC內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的編碼和選擇部件NCP的一個(gè)實(shí)施例框圖。編碼器300依次接收IDB的指令碼，當(dāng)系統(tǒng)定義為首機(jī)時(shí)，由
ch／fo信號(hào)控制使首機(jī)的編碼器300送出編碼到編碼線，對(duì)從機(jī)而言，
ch／fo信號(hào)使編碼器300對(duì)編碼線呈高阻狀態(tài)。編碼線的寬度可以擴(kuò)展，其中301為編碼地址線，302為Cecoputer系統(tǒng)進(jìn)入合作啟動(dòng)線，303為選通寄存器總清，304是選通信號(hào)線。邏輯比較器305將輸入的本機(jī)編碼與首機(jī)通過編碼地址線301送來的編碼地址信號(hào)相比較，當(dāng)其相同時(shí)，其結(jié)果306送至與門307，并在選通信號(hào)304到來時(shí)通過308輸出一信號(hào)至選通寄存器309，將其設(shè)為“1”電平，反之則無影響。選通寄存器309的輸出信號(hào)NCS送到多機(jī)控制部件MCP，同時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入合作啟動(dòng)信號(hào)CST也送往MCP。當(dāng)系統(tǒng)需要重新確定參與CeCo指令的單元計(jì)算機(jī)時(shí)，通過總清303將一正脈沖信號(hào)送至各單元計(jì)算機(jī)選通寄存器309的R端，從而使各機(jī)都不選中，然后，再依次置電平。
在此應(yīng)提請(qǐng)注意的是，由于結(jié)構(gòu)要求和工藝的不同，NCP的結(jié)構(gòu)可以有多種形式，甚至可以完全省去不用。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的多機(jī)控制部件MCP的一個(gè)實(shí)施例框圖。其中CPU的總清
Reset、態(tài)傳遞信號(hào)、NCP部件的NCS信號(hào)和系統(tǒng)初始化定義的S
ch／fo信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)態(tài)寄存器309，以決定本機(jī)處于何種狀態(tài)(即首態(tài)還是從態(tài))。然后，計(jì)算機(jī)態(tài)寄存器309輸出－
ch／fo信號(hào)，它分別送至CPU和同步脈沖發(fā)生器310，310接收態(tài)寄存器的輸出信號(hào)和CST信號(hào)后，在本機(jī)為首機(jī)時(shí)，310將產(chǎn)生具有一定寬度的同步脈沖信號(hào)，該信號(hào)不僅送往本機(jī)SC裝置311，還經(jīng)ssync線送至各從機(jī)的SC裝置，如果本機(jī)為從機(jī)，則同步脈沖發(fā)生器310無輸出，SC裝置311將接收由首機(jī)300發(fā)出通過ssync線送來的同步脈沖信號(hào)。SC裝置311接收到ssync線送來的信號(hào)、NCP部件送來的NCS信號(hào)和 CST信號(hào)，從而產(chǎn)生送往本機(jī)CPU的sync信號(hào)、CPT有效信號(hào)及結(jié)束CPT的信號(hào)。
圖3C是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的MCP部件的一個(gè)具體實(shí)施例電路圖。其中，計(jì)算機(jī)的態(tài)寄存器309由非門313、或非門314、315、D觸發(fā)器316、與門317組成；同步脈沖發(fā)生器310由三態(tài)禁止門318及單穩(wěn)裝置319組成；SC裝置311由與門321、D觸發(fā)器322、與門323組成。其工作原理如下所述當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，由
Reset和S
ch／fo信號(hào)通過非門313、或非門314、315對(duì)D觸發(fā)器316置位，當(dāng)態(tài)傳遞線326送來一“態(tài)傳遞”脈沖信號(hào)時(shí)(該信號(hào)可來自硬件，亦可來自指令軟件轉(zhuǎn)換來的觸發(fā))，與門317輸出一信號(hào)觸發(fā)D觸發(fā)器316的CP端，使其翻轉(zhuǎn)。當(dāng)本機(jī)被定義為首機(jī)時(shí)，D觸發(fā)器316的Q端輸出為“0”電平，當(dāng)本機(jī)被定義為從機(jī)時(shí)，Q端輸出為“1”電平。因此，只有當(dāng)本機(jī)為首機(jī)時(shí)，三態(tài)禁止門318才允許單穩(wěn)裝置319產(chǎn)生的同步脈沖進(jìn)入ssync線。當(dāng)本機(jī)為從機(jī)時(shí)，三態(tài)禁止門318封鎖，與門321只接收經(jīng)ssync線而來的同步脈沖。與門321將NCP部件送來的NCS信號(hào)和同步脈沖信號(hào)相“與”而產(chǎn)生一本機(jī)的同步信號(hào)sync，其分別送往本機(jī)CPU和與門323，與門323將其和來自CPU的標(biāo)志進(jìn)入同步等待踏步狀態(tài)的信號(hào)Rsync相“與”(對(duì)不同的機(jī)種而言，Rsync信號(hào)可能不同，但都是在本機(jī)CPU進(jìn)入下一條指令的開始處產(chǎn)生的一脈沖信號(hào))，從而在本機(jī)CPU進(jìn)入下一條指令的開始處產(chǎn)生一個(gè)輸出至D觸發(fā)器322的S端，D觸發(fā)器322的Q端信號(hào)作為CPT信號(hào)去往本機(jī)CPU。當(dāng)CST信號(hào)撤銷時(shí)，其后沿觸發(fā)D觸發(fā)器322的CP端，從而使其D端的地電平進(jìn)入，以消除CPT信號(hào)。其中，CPT信號(hào)也可由SYNC信號(hào)的后沿觸發(fā)產(chǎn)生，要做到這一點(diǎn)是很容易的。
圖3D是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的MCP部件中的單穩(wěn)態(tài)裝置DW的一個(gè)具體實(shí)施例。其中的計(jì)數(shù)器330在CST信號(hào)為零電平時(shí)強(qiáng)制清零，使Qi＝0，當(dāng)CST為高電平時(shí)，它和
Qi經(jīng)與門331相“與”后的輸出被送至與門332的一個(gè)輸入端，它使時(shí)鐘信號(hào)CLK321通過與門332到達(dá)計(jì)數(shù)器330的計(jì)數(shù)端，這時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直至Qi＝1，使門331輸出為“0”電平，從而封鎖門332，阻止CLK信號(hào)送計(jì)數(shù)器使計(jì)數(shù)器處于停止態(tài)，直至CST結(jié)束成為“0”電平后，再次強(qiáng)制清計(jì)數(shù)器，回復(fù)到初始等待下一個(gè)CST信號(hào)的狀態(tài)。計(jì)數(shù)器的Qi決定了線335上輸出脈沖的寬度，它被要求必須大于所有可能出現(xiàn)指令的時(shí)間長度，以便在其脈寬內(nèi)，使所有選中的單元計(jì)算機(jī)能執(zhí)行完當(dāng)時(shí)正在執(zhí)行的指令并進(jìn)入等待踏步狀態(tài)。
圖3E是圖3D電路的波形圖，其中的脈寬L由計(jì)數(shù)器輸出Qi決定。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)中的窗口部件WP的框圖，其中的窗口部件WP一端與IDB相連，另一端與CeCo數(shù)據(jù)線相連，在不同應(yīng)用條件下，它可以是一雙向三態(tài)禁止門，也可以是其它結(jié)構(gòu)。由CPU而來的控制線104、105上的兩個(gè)多機(jī)功能因子信號(hào)控制其是否導(dǎo)通和數(shù)據(jù)進(jìn)出該窗口的方向。顯然，也可以把這兩根控制線改變成各自獨(dú)立控制一個(gè)方向?qū)〞r(shí)間的導(dǎo)通控制方式。窗口部件WP工作在指令的機(jī)器周期層次上。
圖4B是表明在MC中進(jìn)入合作單元計(jì)算機(jī)的窗口部件WP和CeCo數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的示意圖；在執(zhí)行CeCo指令的各單元計(jì)算機(jī)中，只能有一個(gè)單元機(jī)的窗口部件WP處于(WV、DO)態(tài)，其余的只可能是(WV、DI)態(tài)，即只有一個(gè)窗口部件將其IDB上的數(shù)據(jù)通過CeCo數(shù)據(jù)線送至各單元機(jī)的窗口部件。此外，窗口部件WP還可能處于(WE、／)態(tài)，這表示在該MC，此窗口部件呈斷開的高阻態(tài)。若窗口部件結(jié)構(gòu)改變，只要CeCo數(shù)據(jù)線作相應(yīng)改變，則仍能完成上述操作，這將在后面給出的實(shí)施例中進(jìn)一步予以描述。因此，窗口部件WP把多機(jī)的通訊分為兩部分，一部分由各窗口部件和CeCo數(shù)據(jù)線組成，它通過對(duì)各窗口部件的控制，達(dá)到多機(jī)之間的配合，另一部分是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部由主、從部件和窗口部件及IDB組成，由各機(jī)CPU發(fā)出的多機(jī)功能因子信號(hào)，來控制各機(jī)內(nèi)部三類部件對(duì)IDB的存取操作，如下面的圖4C所述。
圖4C是表明CPU，存儲(chǔ)器M(或I／O)，窗口部件對(duì)IDB的關(guān)系結(jié)構(gòu)框圖。窗口部件WP與主部件C.PU和各類從部件(如存貯器M)都能對(duì)IDB傳遞數(shù)據(jù)，它們都工作在MC層次，它與從部件不同之處在于沒有地址線，而是直接由CPU發(fā)出的多機(jī)功能因子信號(hào)來控制，因而它是IDB上除主從部件之外的新的第三類部件。在單元計(jì)算機(jī)的讀寫MC中，若對(duì)窗口部件的控制信號(hào)為(WV、DO)，則數(shù)據(jù)從IDB上讀出並經(jīng)窗口部件送至CeCo數(shù)據(jù)線，但在窗口部件處于(WV、DI)時(shí)，必須有二個(gè)信號(hào)(
CV／CE、
MV／ME)用來對(duì)機(jī)器內(nèi)部的原讀寫MC中的源部件進(jìn)行屏蔽調(diào)整，以避免在IDB上引起競爭，達(dá)到保護(hù)之目的。與此同時(shí)，這二個(gè)控制信號(hào)又可用來處理CeCo指令需要的屏蔽設(shè)計(jì)。
圖4D是同步并行窗口部件(8位)的一個(gè)實(shí)施例，它實(shí)際上由若干雙向三態(tài)禁止門構(gòu)成，線450、451分別控制其導(dǎo)通方向和時(shí)間，譯碼器452接收來自CPU的
WV／WE、
DI／DO信號(hào)，從而得到(WV＊DO)450和(WV＊DI)451的組合輸出。當(dāng)WE有效(即窗口呈高阻態(tài))時(shí)，窗口部件隔離IDB和CeCo數(shù)據(jù)線。
圖5A、5B表示在各單元計(jì)算機(jī)內(nèi)，sync信號(hào)如何使CPU進(jìn)入等待狀態(tài)的。它包括二種等待踏步狀態(tài)和多種接線方式。但是無論它是否在形式上利用CPU的中斷，實(shí)際上它必須在sync信號(hào)出現(xiàn)時(shí)開始，直到CeCo指令解除之前，能屏蔽所有的首從機(jī)CPU中斷成為“最高級(jí)”，否則任何中斷都將破壞CeCo指令的執(zhí)行。除非能保證中斷也是同時(shí)、同步發(fā)生在所有合作的單元機(jī)上。
其中，圖5A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)入同步等待的一個(gè)裝置的具體實(shí)施例及其時(shí)序圖。它利用了現(xiàn)有的CPU的Wait或ready信號(hào)輸入和機(jī)器周期中等待響應(yīng)時(shí)鐘周期TW，在sync為高電平時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)下一條指令的第一個(gè)機(jī)器周期M1來到時(shí)，與門501便產(chǎn)生等待信號(hào)502，使指令踏步在M1的T2和T3之間的TW上，雖然有關(guān)各機(jī)進(jìn)入TW狀態(tài)的時(shí)刻不同，但只要同步脈沖sync有足夠?qū)挾龋鼈兙湍茉趕ync＝1期間進(jìn)入同步等待踏步。一旦sync信號(hào)變?yōu)椤?”電平，則各機(jī)開始同步進(jìn)入T3狀態(tài)。圖5A的時(shí)序圖表明了在sync在高電平期間首機(jī)和從機(jī)在T1時(shí)刻進(jìn)入同步等待踏步，在sync為低電平期間，首、從機(jī)同時(shí)在T3處進(jìn)入同步的情況。
圖5B是表明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)入同步等待的另一個(gè)裝置的具體實(shí)施例及時(shí)序圖。這種情況下，要求單元計(jì)算機(jī)的CPU建立一種新的、能踏步在下一條指令的第一個(gè)機(jī)器周期的T1，它相當(dāng)于CPU在指令之間作halt詢問，而不是在機(jī)器周期之間，其波形圖如圖5B中所示，其它方面的關(guān)系和圖5A所示的方法相同。
在利用本方法進(jìn)入同步時(shí)圖3C中RSYNC信號(hào)可以不用，而利用sync的信號(hào)后沿，使觸發(fā)器322輸出CPT為有效。
圖6A是一般計(jì)算機(jī)中CPU的譯碼陣列示意框圖；在此只是用于與根據(jù)本發(fā)明的CPU有關(guān)部分作比較用，因而它并非唯一的表達(dá)形式。它包括操作碼寄存器602、指令時(shí)序603及向譯碼陣列送入有關(guān)信息的連線605、606，譯碼陣列通過604輸出指令下各種機(jī)器周期(例如讀寫機(jī)器周期)的有關(guān)信號(hào)。本圖還包括了那類有預(yù)取指令碼的機(jī)器結(jié)構(gòu)，在那些機(jī)器中，指令是順序的而機(jī)器周期可以前后穿插，但仍然存在一種MC的時(shí)序關(guān)系，因而並不妨礙本發(fā)明的實(shí)施。
此外每個(gè)MC的執(zhí)行，要由CPU定義出源地址和目的地址，定義出機(jī)器周期類型，從而建立數(shù)據(jù)傳遞過程。他們可以不是由譯碼，而由組合邏輯等方式實(shí)現(xiàn)，這類情況也包括在本圖所示的情況之中。
圖6B是根據(jù)本發(fā)明的CPU的譯碼陣列的示意框圖。它在圖6A所示譯碼陣列的基礎(chǔ)上，又增加了若干附加陣列(如608，609)，每個(gè)附加陣列和原陣列一起，稱為一個(gè)指令表頁面，它可由ROM組成，亦可為用戶程序可編的RAM結(jié)構(gòu)。其中，在附加陣列無效情況下的0頁面即為原計(jì)算指令表，這時(shí)可作單機(jī)使用，即處于獨(dú)自操作不與它機(jī)合作的狀態(tài)。當(dāng)本機(jī)為合作的單元計(jì)算機(jī)時(shí)，由軟件定義的頁面標(biāo)志610指定多機(jī)狀態(tài)下的頁面，在各條CeCo指令中，由給定的指令(操作碼)和可能的MC序號(hào)，使附加陣列產(chǎn)生一組多機(jī)功能因子信號(hào)，但是，僅在非PC尋址的機(jī)器周期時(shí)，由專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611通過616送出信號(hào)使附加譯碼陣列被選中，才能將這組信號(hào)通過線615送出。當(dāng)且僅當(dāng)PC尋址時(shí)，專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611受
ch／fo，CPT以及“PC＝1”信號(hào)控制，產(chǎn)生專門的一組多機(jī)功能因子。
所述功能因子為CV／CECPU對(duì)IDB的讀寫有效／無效。
MV／ME存貯器等從部件對(duì)IDB讀寫有效／無效。
WV／WE窗口部件有效／無效。
DI／DO數(shù)據(jù)通過窗口部件進(jìn)入IDB／數(shù)據(jù)送出到CeCo數(shù)據(jù)線。
其中，前二項(xiàng)信號(hào)用于調(diào)整原有的讀寫MC，完成所需的屏蔽控制，而后二項(xiàng)則用于管理窗口部件WP。部件614在原來的讀寫MC基礎(chǔ)上，對(duì)來自專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器的(
CV／CE
MV／ME)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。在(CV、MV)時(shí)，則無調(diào)整而仍保持原MC。當(dāng)要求ME時(shí)，可用消除CPU讀寫信號(hào)的辦法，亦可用切斷存儲(chǔ)器與IDB的通路或除去地址片選信號(hào)的方法使存貯器等從部件對(duì)IDB的讀寫無效。當(dāng)要求 CE 功能時(shí)，要把在CPU內(nèi)部的寄存器的讀寫信號(hào)清除掉。窗口時(shí)序調(diào)整器613是在接收到(
WV／WE、
DI／DO)信號(hào)后，將其在時(shí)序上做些調(diào)整，以避免相鄰二個(gè)MC可能產(chǎn)生的重疊現(xiàn)象，這種重疊現(xiàn)象將導(dǎo)致在IDB或CeCo數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)競爭，并可能損壞機(jī)器，調(diào)整的方法是縮短WV的時(shí)間寬度，經(jīng)這樣的過程。四個(gè)功能因子信號(hào)就分別控制CPU和存貯器等從部件對(duì)IDB的讀寫以及窗口部件的狀態(tài)。當(dāng)各單元計(jì)算機(jī)處于獨(dú)立工作狀態(tài)時(shí)，專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)恒為(CV、MV、WE，／)，它表示了此時(shí)根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)與常規(guī)計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)相兼容。
圖6C是根據(jù)本發(fā)明的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611的一個(gè)具體實(shí)施例電路圖，地址譯碼器620接收“PC”尋址標(biāo)志信號(hào)、CPT和
ch／fo信號(hào)，其輸出分別送至專用多機(jī)功能因子陣列619和附加譯碼陣列，在CPT＝0期間，使地址譯碼器620的輸出622有效，它使619產(chǎn)生一組功能因子信號(hào)，該組信號(hào)控制各單元計(jì)算機(jī)使之處于獨(dú)立操作狀態(tài)。在CPT＝1的PC尋址期間，地址譯碼器620的二個(gè)輸出623、624由
ch／fo選定其中一個(gè)有效，使首機(jī)和從機(jī)內(nèi)各自產(chǎn)生一組專用多機(jī)功能因子信號(hào)。在CPT＝1的非“PC”尋址期間，地址譯碼器620的輸出616有效，它與頁面標(biāo)志操作碼及其MC時(shí)序(見圖6B)一起送往附加譯碼陣列，從而使其產(chǎn)生非PC尋址MC的多機(jī)功能因子信號(hào)。附帶說明的是，專用多機(jī)功能因子陣列619和附加譯碼陣列在結(jié)構(gòu)上可以是同一個(gè)陣列，此外，還可以在CPT＝1、PC尋址情況下，以操作碼及MC時(shí)序?qū)ぶ贩绞降玫綄Ｓ枚鄼C(jī)功能因子信號(hào)。當(dāng)然后者會(huì)使附加譯碼陣列增加很大體積。
圖6D是根據(jù)本發(fā)明的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器在各種條件下所能產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)和附加譯碼陣列有效條件。當(dāng)CPT＝0時(shí)，由專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)為(CV、MV、WE、／)，此時(shí)即為各機(jī)處于獨(dú)立操作狀態(tài)。當(dāng)CPT＝1時(shí)，若進(jìn)入合作的各機(jī)進(jìn)入PC尋址的MC，則首機(jī)的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)恒為(CV、MV、WV、DO)，而從機(jī)的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)恒為(CV、ME、WV、DI)，形成公用由首機(jī)PC尋址的指令碼，由于各機(jī)接收到相同的操作碼，因而保持了該條指令過程中的多機(jī)同步。這種以相同操作碼使合作的各機(jī)保持同步的方法，使得原指令表中的不等長指令的使用是有條件的。若進(jìn)入各機(jī)的合作處于非PC尋址的執(zhí)行機(jī)器周期時(shí)，則由圖6B所示的附加譯碼器陣列產(chǎn)生CeCo指令所定義的多機(jī)功能因子信號(hào)。由于本發(fā)明的CeCo指令的組成方法可以不改變單機(jī)中的指令表操作碼結(jié)構(gòu)，因此，根據(jù)本發(fā)明的單元計(jì)算機(jī)可以和作為改進(jìn)基礎(chǔ)的原構(gòu)型計(jì)算機(jī)的軟件在機(jī)器碼一級(jí)相兼容。同時(shí)由于單機(jī)和多機(jī)在CPU中表現(xiàn)為指令表的0頁面和其他頁面的區(qū)別，因此新的單元計(jì)算機(jī)既可以作單機(jī)使用，又可以在 Cecoputer系統(tǒng)中運(yùn)行ceco指令以進(jìn)行多機(jī)合作。在此要說明的是，可能有為數(shù)很少的幾條新指令進(jìn)入原來的操作碼空間并占用部分操作空間。由于操作碼空間很靈活，因此根據(jù)CeCo指令的數(shù)量需要可以任意擴(kuò)充。此外，為提高能力，也可能對(duì)幾條指令的原MC重新定義，或?qū)C(jī)器周期的數(shù)目進(jìn)行修改，例如為達(dá)到DMA功能，需要對(duì)讀寫的指令進(jìn)行修正，這些改動(dòng)將有可能發(fā)生在601～607(見圖6B)范圍之中。當(dāng)然，也可對(duì)指令表全部重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。
圖6E是根據(jù)本發(fā)明，在CeCo指令中，非PC尋址的MC時(shí)，首從機(jī)可能出現(xiàn)的多機(jī)功能模式圖。這也是圖6D中由附加譯碼陣列產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)控制的多機(jī)之間可能出現(xiàn)的工作模式。為簡便起見，只用一個(gè)首機(jī)和一個(gè)從機(jī)進(jìn)行說明，其中C表示首機(jī)，f表示從機(jī)，M表示存貯器，其它部分為敘述方便在此略去。圖中列出了在CPT＝1時(shí)的非PC尋址期間，可能出現(xiàn)的五種類型十六種情況，在每種情況下，都寫出了多機(jī)功能因子信號(hào)的狀況，它們被具體定義到CPU中的附加譯碼器陣列里去。其中，凡是首機(jī)向從機(jī)傳遞數(shù)據(jù)都可有廣播功能，但反過來，只能有一個(gè)從機(jī)向首機(jī)送數(shù)。圖6E表格中的前四種類型的十二種情況，都可以通過不改變?cè)瑿PU的讀寫格式而只作屏蔽修正予以實(shí)現(xiàn)。但第五類型中的四種情況，則要求在相同操作碼的MC下，由首、從機(jī)條件修正讀寫周期。如上所述，若附加頁面陣列是用戶程序可編的，則用戶可根據(jù)需要，編寫需要的CeCo指令，并形成頁面形式的CeCo指令表，這種CeCo指令的編寫是相當(dāng) 靈活的，選擇的余地也很大。
圖6F是表明了一條CeCo指令的設(shè)計(jì)以及在本發(fā)明的系統(tǒng)中執(zhí)行過程的示意圖。其中，Load(HL)，n指令定義為將數(shù)n僅送所有從機(jī)的(HL)地址。它仍為三個(gè)機(jī)器周期，其中M1為讀操作碼，M1、M2都是由PC尋址的字節(jié)，M3執(zhí)行的是CeCo指令定義的多機(jī)功能。
圖6G表明系統(tǒng)執(zhí)行CeCo指令，把首機(jī)的一塊存貯區(qū)內(nèi)容移至從機(jī)的指定區(qū)域的示意圖。若僅從單機(jī)指令來看，這是在Z80中把長度為B3B2的存貯模塊，從以B3′B2′為起始地址的區(qū)，搬到以B3″B2″，為首地址的區(qū)去。但在CeCo指令下，這段形式不變的程序，由于應(yīng)用了“公用由PC尋址的字節(jié)”技術(shù)和對(duì)LDA，(HL)、LD(DE)，A的非PC尋址MC作了多機(jī)功能定義，從而使該段程序完成的任務(wù)是把首機(jī)中首地址為B3′B2′，長度為B3B2的存貯區(qū)內(nèi)容，搬到從機(jī)中的首地址為B3″B2″的存貯區(qū)中。
其過程如下在01～03指令中，由于B2，B3是PC尋址，因此，首從機(jī)的寄存器BC、DE、HL都被置成各機(jī)相同的內(nèi)容，在04，05指令中，對(duì)A←(HL)、(DE)←A這二個(gè)非PC尋址的MC作了首、從機(jī)不同的定義。
在A←(HL)時(shí)，定義首機(jī)為(CV、MV、WV、DO)，即WPA←(HL)，從機(jī)為(CV、ME、WV、DI)，即A←WP。其結(jié)果使首機(jī)中(HL)尋址的字節(jié)也送到從機(jī)的A中，從機(jī)的地址總線雖然照舊尋址，但沒有數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器送至IDB。在(DE)←A時(shí)，又定義首機(jī)為(CV、ME、WE、／)即←A的空?qǐng)?zhí)行，從機(jī)為(CV、MV、WE、／)即(DE)←A，其最終結(jié)果使首機(jī)的(DE)尋址內(nèi)容保持不變，而從機(jī)則寫入了來自首機(jī)的內(nèi)容。如此，一個(gè)字節(jié)從首機(jī)到了從機(jī)，由于(BC)已設(shè)定，06～09指令使上述04、05繼續(xù)下去，直至該模塊搬移全部完成。
圖7表示在現(xiàn)有的CPU片基礎(chǔ)上，對(duì)單元計(jì)算機(jī)加以改 制，以達(dá)到本發(fā)明對(duì)CPU的要求的實(shí)施例框圖。
其中，包括一個(gè)指令跟蹤部件，用于跟蹤原CPU中的時(shí)序并和其同步，它由操作碼鎖存器702和指令MC時(shí)序跟蹤703組成，702和IDB相連，并在指令的開始機(jī)器周期讀入操作碼；指令的時(shí)序跟蹤以機(jī)器周期為單位，受操作碼控制。一個(gè)頁面標(biāo)志610，附加譯碼陣列609，和專用的多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611和窗口時(shí)序調(diào)整613。除指令跟蹤部件外，其它部件和圖6B中所述的功能、效用相同。但可酌情作各種簡化，必然區(qū)別是該部件只產(chǎn)生三項(xiàng)多機(jī)功能因子，它少了
CV／CE功能因子，這是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)現(xiàn)有的CPU，想達(dá)到機(jī)器周期下的CE的功能幾乎是不可能的，因而在CeCo周期中，多單元計(jì)算機(jī)的狀態(tài)是由上述三項(xiàng)多機(jī)功能因子信號(hào)而予控制的。
由于各種市售的CPU品種極多，各芯片的輸出信號(hào)也不同，總線及指令的方式也有不同，因此，跟蹤方式及信號(hào)的獲取方法都不同，會(huì)有不少變形，但它們都是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本圖所示的工作過程如下，當(dāng)一條指令開始時(shí)，由各機(jī)的專用功能因子產(chǎn)生器611產(chǎn)生輸出，結(jié)果使各機(jī)的IDB上有一個(gè)相同的、來自首機(jī)的CeCo指令操作碼。此時(shí)跟蹤部件的操作碼鎖存器702從IDB上讀取操作碼并將其鎖存起來，指令時(shí)序跟蹤703不斷地指出當(dāng)時(shí)的MC在指令中各MC的序號(hào)。跟蹤部件 的輸出最后以地址形式送到附加譯碼陣列上。在CeCo指令的整個(gè)PC尋址字節(jié)期間，由專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器611送出首從機(jī)匹配的信號(hào)，達(dá)到CeCo指令碼的共享。在非PC尋址字節(jié)期間，由附加譯碼陣列控制輸出，實(shí)現(xiàn)CeCo指令的多機(jī)功能。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，專用多機(jī)功能因子發(fā)生器611和附加譯碼陣列可是同一個(gè)ROM結(jié)構(gòu)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一實(shí)施例。在該系統(tǒng)中，由系統(tǒng)來固定首從機(jī)，并在進(jìn)入首從機(jī)合作時(shí)，系統(tǒng)所有的從機(jī)都和首機(jī)進(jìn)行合作，因而無須再選從機(jī)，由圖可知，其中單元計(jì)算機(jī)800的NCP部件除I／O口外，已不復(fù)存在，MCP部件也有很大的改變。其工作原理如下所述由首機(jī)的I／O部件801送出一CST信號(hào)，觸發(fā)單穩(wěn)DW803使其產(chǎn)生具有一定寬度的Sync脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)同步進(jìn)入線SSync送至各機(jī)的CPU，使各機(jī)從下一條指令的開始進(jìn)入同步等待踏步狀態(tài)。該sync信號(hào)還送至各機(jī)的與門805的輸入端，它和Rsync信號(hào)相“與”，使與門805在sync脈沖中，指令第一個(gè)MC的T1時(shí)刻產(chǎn)生一輸出信號(hào)，它使CPT信號(hào)發(fā)生器804產(chǎn)生CPT信號(hào)，經(jīng)線806送往CPU，指示CPU進(jìn)入公用PC尋址的字節(jié)狀態(tài)。當(dāng)CeCo指令結(jié)束時(shí)，利用各自的I／O部件801所產(chǎn)生的信號(hào)的后沿，使各CPT信號(hào)發(fā)生器804置0，從而使多機(jī)退出合作。圖中涉及的其他部分，由于其工作原理和作用已在前面詳細(xì)敘述過，因而在此不予重復(fù)。本結(jié)構(gòu)對(duì)于利用現(xiàn)有的處理器、利用軟件處理、對(duì)首從機(jī)專用固定的情況是很實(shí)用的和簡單的。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一實(shí)施例，在該系統(tǒng)中，首機(jī)固定不變，而與之進(jìn)行合作的從機(jī)可以通過專線動(dòng)態(tài)地預(yù)選定。與圖8相比，其區(qū)別在于本圖的首機(jī)900有一硬件I／O口901，其輸出分別送至各機(jī)，每一位輸出都可指定一單元計(jì)算機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)要求進(jìn)入合作執(zhí)行CeCo指令時(shí)，首機(jī)的I／O口906發(fā)出一去往單穩(wěn)DW902和905的信號(hào)，I／O口901發(fā)出分別去往各機(jī)的與門903的信號(hào)，去往單穩(wěn)DW902的CST脈沖信號(hào)觸發(fā)單穩(wěn)DW902，使其產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)同步進(jìn)入線ssync，送到各機(jī)，并和首機(jī)I／O口901的輸出在與門903處分別相“與”，因此，只有為首機(jī)預(yù)選中進(jìn)入合作的從機(jī)，在其與門903的輸出才產(chǎn)生sync信號(hào)，它分別送往CPU和與門904，使CPU進(jìn)入同步等待踏步，并和Rsync相“與”后使CPT信號(hào)發(fā)生器905置1。若該機(jī)未被首機(jī)I／O口901所選中，則該機(jī)仍處于獨(dú)立操作狀態(tài)。圖9、圖8和圖3A的一個(gè)區(qū)別是CST不再是總線，而改由利用各機(jī)I／O口906的某個(gè)輸出位，用CeCo指令使各機(jī)的905請(qǐng)零。CST是否采用總線格式并不重要，二者的功能是一樣的，主要取決于總線是否 方便。由上述對(duì)圖8圖9的描述可知，只需在其基礎(chǔ)上，在單元計(jì)算機(jī)中加一首從態(tài)觸發(fā)器，又可構(gòu)成本發(fā)明的具備首從態(tài)轉(zhuǎn)換的另一實(shí)施例。
圖10A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在異步并行工作方式的結(jié)構(gòu)框圖，在該圖中，進(jìn)行合作的各單元計(jì)算機(jī)在指令層次上仍保持同步，但是多機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞是異步并行狀態(tài)。圖中，WP是異步并行窗口，100′是雙向數(shù)據(jù)傳遞速率控制線，它與傳遞速率控制總線101′相連，102′是異步等待線。圖中只畫出了需要說明的部件，而其他部件的設(shè)置，構(gòu)造及工作原理與同步情況一樣，因而在此不再重復(fù)。其工作原理如下在進(jìn)入合作的各機(jī)已同步后，若CPU通過線104，105而來的多機(jī)功能因子信號(hào)為(WV、DO)時(shí)(在該系統(tǒng)中只允許有一個(gè)單元計(jì)算機(jī)處于此態(tài))，使窗口部件WP輸出一數(shù)據(jù)傳遞速率的脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)線100′傳出，再由傳遞速率控制總線101′傳到進(jìn)行合作的其他單元計(jì)算機(jī)103′。窗口部件WP在此之前還發(fā)出一信號(hào)經(jīng)線102′傳至CPU使其處于延長本MC的等待時(shí)鐘周期TW狀態(tài)，這時(shí)，數(shù)據(jù)從IDB通過窗口部件WP到達(dá)CeCo數(shù)據(jù)傳遞線上，當(dāng)CPU通過線104、105送來的多機(jī)功能因子信號(hào)為(WV、DI)時(shí)(該系統(tǒng)中允許有n——1臺(tái)機(jī)器處于此態(tài))，窗口部件WP接收CeCo數(shù)據(jù)傳遞線的數(shù)據(jù)，并送入窗口寄存器，窗口部件通過102′發(fā)出信號(hào)使CPU處于MC的TW等待狀態(tài)，由101′通過100′送至各窗口部件WP的信號(hào)可調(diào)節(jié)被傳送數(shù)據(jù)的速率，并使發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的速率保持相同。
當(dāng)異步數(shù)據(jù)傳遞速率脈沖信號(hào)結(jié)束時(shí)，進(jìn)入合作的各機(jī)由該信號(hào)后沿觸發(fā)使得(1).各機(jī)的異步等待線102′上的信號(hào)消失，從而使得該MC脫離等待狀態(tài)，并繼續(xù)完成該MC；(2).該信號(hào)可被用來使窗口部件WP內(nèi)的寄存器鎖定CeCo數(shù)據(jù)傳遞線上的內(nèi)容，使該機(jī)器周期在IDB上其余的存取操作變成窗口部件WP和IDB關(guān)系，從而使之與CeCo數(shù)據(jù)線分離。
圖10B是異步并行窗口部件(8位)的一實(shí)施例電路圖，其中，與圖4D相比在兩總線之間的開關(guān)部分，增加了寄存器113′，用來鎖定CeCo數(shù)據(jù)傳遞線上的內(nèi)容。
譯碼延遲器106′接收來自CPU的
WV／WE、
DI／DO信號(hào)，并輸出定義本機(jī)窗口功能的WV＊DO和WV＊DI信號(hào)，為防止由于多機(jī)相位差形成相鄰機(jī)器周期時(shí)間上的重疊，從而導(dǎo)致CeCo數(shù)據(jù)線上的競爭，WV＊DO應(yīng)比WV起點(diǎn)延遲(終點(diǎn)一樣)，延遲量可由不同的機(jī)種而定。非門115′的輸出WV信號(hào)前沿去觸發(fā)107′，使之產(chǎn)生使CPU處于TW時(shí)鐘等待周期狀態(tài)的信號(hào)，并由100′而來信號(hào)后沿清零，使CPU繼續(xù)完成該MC的其余部分操作。當(dāng)106′輸出WV＊DO有效時(shí)，傳遞速率脈沖產(chǎn)生器108′接收106′的輸出并產(chǎn)生一脈沖信號(hào)去往三態(tài)禁止門109′，109′再輸出一等寬的正脈沖信號(hào)到100′，由其將該脈沖信號(hào)送至各單元計(jì)算機(jī)，這時(shí)，由線104′控制的開關(guān)部分，使數(shù)據(jù)從IDB到CeCo數(shù)據(jù)傳遞線上。當(dāng)106′輸出為WV＊DI有效時(shí)，109′的輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)，這時(shí)，由線105′和110′控制開關(guān)部分，使數(shù)據(jù)從CeCo數(shù)據(jù)傳遞線到113′，然后再到IDB。
圖10C是根據(jù)圖10A、10B在三個(gè)設(shè)想連續(xù)的MC情況下，處于發(fā)送和接收狀態(tài)的窗口部件WP的時(shí)序圖。在MA周期中首機(jī)窗口部件狀態(tài)為(WV、DO)，從機(jī)窗口部件狀態(tài)為(WV、DI)，各自的WV信號(hào)使線102′上電平變高，從而令CPU進(jìn)入機(jī)器周期的等待狀態(tài)。與此同時(shí)，(WV、DO)的首機(jī)窗口部件通過100′發(fā)出一寬度LA的數(shù)據(jù)傳送速率脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)線101′送至從機(jī)窗口部件，因此從機(jī)窗口部件的100′線也有同樣的一個(gè)脈沖信號(hào)，在此期間，首機(jī)的窗口部件經(jīng)CeCo數(shù)據(jù)傳遞線向從機(jī)的窗口部件發(fā)送數(shù)據(jù)，在傳遞的脈沖信號(hào)LA結(jié)束后，該信號(hào)的后沿分別使首、從機(jī)的窗口部件在線102′上產(chǎn)生低電平信號(hào)，從而使各機(jī)脫離等待狀態(tài)，繼續(xù)完成自己的MC。在MB期間，從機(jī)的窗口部件為(WV、DO)，首機(jī)的窗口部件變?yōu)?WV、DI)，它們同樣在WV開始時(shí)，令各機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，但此時(shí)，是從機(jī)的窗口經(jīng)100′發(fā)出一寬度LB的數(shù)據(jù)傳遞速率信號(hào)，首機(jī)窗口部件經(jīng)線100′接收該信號(hào)，在此信號(hào)期間，從機(jī)窗口向首機(jī)窗口通過CeCo數(shù)據(jù)傳遞線發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)100′上的信號(hào)結(jié)束時(shí)，它的后沿使各機(jī)102′上的信號(hào)復(fù)零，從而使各機(jī)脫離等待狀態(tài)。在MA和MB過程中，由圖可知各機(jī)的TW數(shù)目不同，本發(fā)明正是利用了這一差別，來調(diào)節(jié)由于各種原因而出現(xiàn)的異步現(xiàn)象，并且不讓異步導(dǎo)致積累。MC是各機(jī)都處于(WE、／)情況下的機(jī)器周期，此時(shí)，線102′上的信號(hào)處于無效狀態(tài)，所以各機(jī)能直接獨(dú)立完成其MC。但這樣做的結(jié)果將積累不同步的差異，當(dāng)該積累達(dá)到可與MC長度相當(dāng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)失去同步現(xiàn)象。因此，要求限制Mc連續(xù)出現(xiàn)的數(shù)目。由于它只可能出現(xiàn)在非PC尋址MC的無多機(jī)通訊情況中，因此實(shí)際上在MC中出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)Mc可能性很小?；蛘哒f，在CeCo指令的設(shè)計(jì)中要有意的避免出現(xiàn)這種情況。由圖還知道，LA、LB由各機(jī)產(chǎn)生，其寬度可由多機(jī)間數(shù)據(jù)傳遞時(shí)間調(diào)節(jié)，且LA、LB的寬度還允許不同。數(shù)據(jù)的傳遞速率一般取時(shí)鐘的倍數(shù)，由在CeCo數(shù)據(jù)線上需要的傳輸速度來決定該數(shù)值，該數(shù)值的具體設(shè)定還可由外部引線的硬件方法或在窗口部件上建立一個(gè)I／O口地址，用I／O指令來設(shè)數(shù)的軟件方法而予實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的一般工作人員來說是顯而易見的，因而在此不予一一詳述。
圖11A是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在異步串行工作方式的結(jié)構(gòu)框圖，在該圖中，進(jìn)行合作的各機(jī)在指令層次上仍處于同步狀態(tài)，但數(shù)據(jù)在多機(jī)傳遞過程中處于異步串行狀態(tài)。由圖可知，在這種情況下，CeCo數(shù)據(jù)線成為一根導(dǎo)線110′，線111′是串行狀態(tài)標(biāo)志線，該線上的信號(hào)使CPU進(jìn)入等待TW，以便在每個(gè)MC內(nèi)完成并——串和串－并的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)中與CPU結(jié)合的其他部分的結(jié)構(gòu)及工作原理在前已敘述，對(duì)程序軟件也無任何影響，因而在此不予重復(fù)。這里，只對(duì)圖中所示部分的工作原理給予描述，當(dāng)進(jìn)行合作的各機(jī)進(jìn)入同步后，如果CPU通過線104、105送來的多機(jī)功能因子信號(hào)為(WV、DO)(該系統(tǒng)中只允許有一臺(tái)單元計(jì)算機(jī)處于此態(tài))，則在該MC內(nèi)，窗口部件WP根據(jù)WV＊DO，把IDB上的數(shù)據(jù)變成串行方式送至CeCo數(shù)據(jù)線110′上；如果CPU發(fā)出的信號(hào)為(WV、DI)(在該系統(tǒng)中允許有n－1臺(tái)單元計(jì)算機(jī)處于此態(tài))，則在該MC內(nèi)，窗口部件WP根據(jù)WV＊DI把CeCo數(shù)據(jù)線110′送來的串行數(shù)據(jù)接收下來，并馬上轉(zhuǎn)換成并行格式送IDB。各窗口根據(jù)WV，使CPU在該MC串行傳遞過程中保持等待時(shí)鐘TW狀態(tài)，在串行結(jié)束后，各WP發(fā)出一解除TW的脈沖，使各CPU繼續(xù)完成MC的其余節(jié)拍，并轉(zhuǎn)入下一MC。串行數(shù)據(jù)格式為數(shù)據(jù)位加上起始位和停止位，亦可再加上奇偶數(shù)校驗(yàn)位等。傳遞速率由硬件定義，當(dāng)然，也可由軟件設(shè)數(shù)來定義傳送速率，這一類技術(shù)實(shí)例很多。各機(jī)的時(shí)鐘異步可由串行窗口部件WP和串行標(biāo)志線111′使CPU處于等待狀態(tài)的方法來吸收。
圖11B是異步串行窗口的一個(gè)實(shí)施例電路框圖。其中，串／并窗口變換器113′的一端與IDB相連，另一端與CeCo數(shù)據(jù)線110′相連，它接收線121′送來的移位脈沖信號(hào)，122′送來的串行輸出信號(hào)及123′送來的并行輸入WV＊DI信號(hào)。移位脈沖信號(hào)用來控制串——并和并－串轉(zhuǎn)換，脈沖頻率即為波特率。譯碼器116′接收CPU來的
WV／WE和
DI／DO信號(hào)，并產(chǎn)生WV＊DO124′或WV＊DI123′信號(hào)。數(shù)據(jù)傳遞鑒別器115′接收124′送來的WV＊DO信號(hào)和110′來的串行接收起始位信號(hào)，并輸出信號(hào)到移位脈沖產(chǎn)生器114′，該信號(hào)電平一直維持到代表一個(gè)字節(jié)串行移位結(jié)束的脈沖出現(xiàn)在120′上時(shí)，才使其清零。115′的另一個(gè)輸出通過119′送至移位脈沖產(chǎn)生器114′和并／串窗口變換器113′。移位脈沖產(chǎn)生器114′通過線118′的信號(hào)控制，產(chǎn)生預(yù)定間隔的脈沖串，由于收／發(fā)情況下的移位脈沖不同，所以由119′上的信號(hào)來決定通過121′送至113′上的移位脈沖。在完成規(guī)定位的串行移位數(shù)目后，通過線120′，移位脈沖產(chǎn)生器114′輸出一溢出脈沖。由于該脈沖標(biāo)志一個(gè)字節(jié)傳遞結(jié)束，因此它被送到各有關(guān)部件以達(dá)到每個(gè)字節(jié)復(fù)位的目的。線121′上的移位脈沖串速率即為串行傳遞波特率，它的有關(guān)參數(shù)正如目前的有關(guān)通訊部件設(shè)計(jì)中采用的一樣，可設(shè)計(jì)成由程序動(dòng)態(tài)可設(shè)的結(jié)構(gòu)。部件117′用于在WV信號(hào)的前沿產(chǎn)生一有效信號(hào)，以使CPU進(jìn)入TW狀態(tài)，而在串行傳送結(jié)束后，由線120′上的脈沖清零，使CPU繼續(xù)完成該MC的其余操作。
圖11C為一個(gè)8位的異步串行窗口的電路圖。
移位寄存器126′包括8位數(shù)據(jù)位和一個(gè)起始位，一個(gè)停止位。在串聯(lián)起來以后，從起始位輸出到三態(tài)禁止門127′，并從CeCo數(shù)據(jù)線110′輸入數(shù)據(jù)到停止位。控制線119′的正電平使串行輸出到CeCo數(shù)據(jù)線。信號(hào)線128′上的正電平的上升沿，使寄存器126′從IDB上鎖定內(nèi)容，并且在128′處于高電平時(shí)，IDB上的內(nèi)容變化對(duì)寄存器126′無影響，以保證正確移位?；蜷T129′的二個(gè)輸入119′和123′分別表示在并－串和串－并移位情況下，需要對(duì)寄存器126′和IDB進(jìn)行的隔離?？刂凭€123′表示了本窗口在該MC處于串－并的接收狀態(tài)，由移位寄存器并行地向IDB送出數(shù)據(jù)。根據(jù)協(xié)議，起始位置成1，而停止位置成0。移位控制線121′上的脈沖使移位寄存器126′產(chǎn)生移位，在本例中完成一個(gè)字節(jié)的移位脈沖數(shù)是10。
譯碼器116′是一個(gè)簡單的譯碼電路，送出WV＊DO124′或WV＊DI123′信號(hào)。在WE情況下，上述二個(gè)信號(hào)都為低電平。部件117′是一個(gè)D觸發(fā)器，它在WV的信號(hào)前沿，使D端正電平置入Q端輸出，并由120′線上表示字節(jié)傳遞結(jié)束的脈沖來清零。
DL 130′是一個(gè)對(duì)WV＊DO124′輸入前沿具有延遲功能的觸發(fā)器。延遲的目的是因?yàn)閺腎DB到移位寄器的鎖定之前，數(shù)據(jù)需要穩(wěn)定時(shí)間，一般地講，該時(shí)間是在WV＊DO信號(hào)開始后的2－3個(gè)Tc內(nèi)即可。DL經(jīng)延遲觸發(fā)成的高電平由119′線輸出。同樣地它由線120′上的脈沖復(fù)位。
觸發(fā)器131′是一個(gè)D觸發(fā)器，當(dāng)DL輸出為0電平時(shí)，門132′的高電平輸出意味著允許來自CeCo數(shù)據(jù)線110′的信號(hào)通過門133′進(jìn)入D觸發(fā)器131′的CP端。使得在串行接收下，起始位的上升沿將進(jìn)入觸發(fā)器131′的CP端，從而把D端的高電平置入Q端輸出，同樣地，131′由線120′上的脈沖復(fù)位，電阻134′是用來在CeCo數(shù)據(jù)線懸空時(shí)，避免本窗口的誤觸發(fā)。或門135′的二個(gè)輸入分別標(biāo)志著單元計(jì)算機(jī)對(duì)窗口的讀和寫二種情況，因此，其輸出表示了移位寄存器126′移位的時(shí)間區(qū)間。在該時(shí)間區(qū)間中移位脈沖以波特率的間隔出現(xiàn)。
門135′的輸出使時(shí)鐘能通過與門136′進(jìn)入波特率產(chǎn)生器。從而使其開始工作，波特率產(chǎn)生器137′實(shí)際上是一個(gè)以某種方式來指定頻率的計(jì)數(shù)器，它送出二個(gè)序列脈沖，整數(shù)序列N(N＝1，2，…10)和半整數(shù)序列N－0.5(N＝1，2，…10)，它們分別用于并→串的發(fā)送和串→并的接收，并由多路開關(guān)138′根據(jù)DL130′的輸出電平來選擇收／發(fā)方式。經(jīng)選擇后的脈沖串輸出到移位控制線121′上，去控制移位寄存器126′的移位。一個(gè)10位的計(jì)數(shù)器139′接收波特率產(chǎn)生器137′的整數(shù)序列脈沖，并在線120′上產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖，用來表征一個(gè)串行移位的發(fā)／收過程結(jié)束，供各部件的復(fù)位用。
圖11D為異步串行窗口在一個(gè)MC內(nèi)的波形圖，經(jīng)該波形圖，可以更清楚的了解圖11C所示的窗口部件的工作過程。
收／發(fā)的可靠性關(guān)健不是發(fā)，而是收，其中N－0.5是否能在131′的第一個(gè)上升沿開始，計(jì)算1／2的時(shí)刻是一個(gè)重要因素。因此，波特率越低越可靠(本例中波特率用2Tc／bit來描畫)或CLK的頻率輸入越高亦越可靠。它的多機(jī)異步頻差積累是由CPU之間的相互有關(guān)的等待狀態(tài)來消除的，每次串行通訊結(jié)束，都能把頻差積累限止在一個(gè)固定的系統(tǒng)工作允許的小范圍之內(nèi)(圖中輸出和接收進(jìn)入的時(shí)序不同但通訊的結(jié)束卻是相關(guān)的)。圖中最下方WV＊DI 和Wait中的斜線部分為接收機(jī)MC的時(shí)間不同步的舉例。
如圖11D所示，每個(gè)窗口的WV信號(hào)前沿，使其輸出一等待信號(hào)，而令CPU進(jìn)入Tw時(shí)鐘周期，因此當(dāng)在各機(jī)獨(dú)立的MC時(shí)，即WE＝1，各窗口無串形傳遞，各CPU亦獨(dú)立執(zhí)行完該MC，直至下一個(gè)WV出現(xiàn)時(shí)才開始合作。
若窗口接收到WV＊DO信號(hào)，由它觸發(fā)其內(nèi)部的DL，使之輸出一個(gè)經(jīng)延遲了的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)或門135′后輸出一信號(hào)為118′，它命令串形移位開始，在該信號(hào)的有效電平期間，標(biāo)志了該窗口處于串行輸出狀態(tài)。
對(duì)圖11D的下部波形來說，在上述DL無輸出情況下，窗口自動(dòng)處在接收狀態(tài)，它依靠接收到的串形數(shù)據(jù)的起始位前沿來命令串行移位開始，和WV＊DI信號(hào)的早晚無關(guān)。因此要加強(qiáng)防止誤觸發(fā)。
信號(hào)按預(yù)定的波特率傳遞，由處于WV＊DO的窗口(只能有一個(gè))發(fā)送，根據(jù)需要，在各個(gè)MC，它可以有不同波特率，但需要和接收之間有預(yù)約。當(dāng)經(jīng)移位完成了一個(gè)字節(jié)之后(對(duì)8位字節(jié)可以是10位)，由各個(gè)窗口內(nèi)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的溢出信號(hào)，使數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收移位同時(shí)結(jié)束，并釋放各自CPU的Tw狀態(tài)，以繼續(xù)完成該機(jī)器周期。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的Cecoputer系統(tǒng)中的CeCo總線的一個(gè)實(shí)施例。它把CeCo總線中的CeCo數(shù)據(jù)線和CeCo管理線以時(shí)分工作形式在結(jié)構(gòu)上合為一組。從而減少了CeCo總線的引線，有利于集成化結(jié)構(gòu)。一般而言，該總線寬度取CeCo數(shù)據(jù)線的寬度，所以在同步并行窗口中為IDB的寬度I根，異步平行窗口中為I＋1根，異步串行窗口中僅為1根。
二組雙向禁止開關(guān)150′，151′分別與CeCo管理線和CeCo數(shù)據(jù)線寬度相同，它們的另一端和外部CeCo總線相連。線152′對(duì)150′和151′進(jìn)行控制，在控制線152′上的CPT信號(hào)為高電平時(shí)，151′導(dǎo)通，CeCo總線為CeCo數(shù)據(jù)線占用，反過來，則CeCo總線作CeCo管理線用。
為了使CeCo管理線和CeCo數(shù)據(jù)線在與CeCo總線斷開時(shí)，不會(huì)因懸空而形起誤信號(hào)，可以使其在斷開CeCo總線情況下，分別和一組固定電平相連。
本結(jié)構(gòu)使CeCo數(shù)據(jù)線和CeCo管理線在結(jié)構(gòu)上也進(jìn)入了單元計(jì)算機(jī)153′的范圍內(nèi)。
圖12B是根據(jù)本發(fā)明的Cecoputer系統(tǒng)在異步串行傳遞數(shù)據(jù)情況下的CeCo總線的另一實(shí)施例。它表示當(dāng)異步串形方式工作時(shí)，CeCo數(shù)據(jù)線只是一根線，且CeCo管理線也簡化為只有一根Ssync 線，然后它們?cè)僖詴r(shí)分工作方式合并成CeCo總線，其中雙向三態(tài)禁止開關(guān)154′，155′僅一位，控制線152′的CPT信號(hào)的功能如圖12A中所述。
本結(jié)構(gòu)使CeCo總線僅為一根，對(duì)在一定距離下，建立Cecoputer系統(tǒng)極為有益。
另外，順便說明的是，本發(fā)明所述的CeCo總線并不限于導(dǎo)電線結(jié)構(gòu)，它可以在各種目的之下，利用有關(guān)技術(shù)，在中途作信號(hào)轉(zhuǎn)換，或物理結(jié)構(gòu)變換，例如光導(dǎo)纖維，電話通訊網(wǎng)等。但是，對(duì)于進(jìn)入單元計(jì)算機(jī)或從單元計(jì)算機(jī)輸出的CeCo總線上的信號(hào)，必須符合所述的定義和形式。
圖13A是把根據(jù)本發(fā)明的WP和MCP、NCP一起組合單元計(jì)算機(jī)“維部件”，并由其構(gòu)成單元計(jì)算機(jī)的多維空間接口的示意框圖。其中，Xi、Yj、Zk為各維的CeCo總線，160′～162′構(gòu)成了一組“維部件”(本圖用三維來說明)，通過系統(tǒng)而來的維部件片選信號(hào)X、Y、Z，僅有一個(gè)能選中該三個(gè)“維”部件中的一個(gè)“維”部件，使其與CPU合作，未選中的維部件對(duì)各總線呈高阻抗態(tài)。選中的維部件通過163′向CPU送出sync，
ch／fo和CPT信號(hào)，然后CPU產(chǎn)生四項(xiàng)多機(jī)功能因子信號(hào)，其中的二項(xiàng)窗口控制信號(hào)送到所有的維部件，但只有被選中的維部件響應(yīng)，其余不起作用，另二項(xiàng)對(duì)IDB的調(diào)整信號(hào)的功能如前所述。維部件的數(shù)目從結(jié)構(gòu)上講沒有限止，但一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)維部件和CPU協(xié)同工作。其協(xié)調(diào)是通過維部件片選信號(hào)控制的。而一旦維部件確定，則其工作方式在某一維方向上和本發(fā)明中前述的方式相同。多維部件使單元計(jì)算機(jī)具備了以時(shí)分方式和多個(gè)CeCo總線相連接以進(jìn)行CeCo指令方式合作的能力。形成多個(gè) cecoputer系統(tǒng)的組合，并形成多層次的首機(jī)管理形式。
由于窗口部件WP、MCP及NCP可有許多不同的種類、結(jié)構(gòu)，因此維部件的結(jié)構(gòu)形式很多，而在一些要求盡量減少系統(tǒng)引線的結(jié)構(gòu)情況下，每維中的CeCo數(shù)據(jù)線和CeCo 管理線可以做成時(shí)分多路結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞅緛砭褪菚r(shí)分的，所以在維部件的條件下，總線合并可以大量的減少各維CeCo總線的實(shí)際線數(shù)目，有利于多機(jī)結(jié)構(gòu)，可為更復(fù)雜的系統(tǒng)減少連接。
圖13B是根據(jù)本發(fā)明的“維部件”和CPU一起與多口存貯器相 結(jié)合從而構(gòu)成另一實(shí)施例的框圖。其中，部件164′～166′分別包括維部件和CPU。總線167′～169′包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，因此這也是一種共享存貯器的結(jié)構(gòu)，由于多口存貯器使各個(gè)部件164′～166′可以同時(shí) 執(zhí)行CeCo指令而無時(shí)分的困難，從而獲得了系統(tǒng)管理方便，并發(fā)性能良好，特別適于在高速場(chǎng)合應(yīng)用的通用多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上述的單元在結(jié)構(gòu)上也很適合于單片機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括一組CeCo總線，它能傳送數(shù)據(jù)和對(duì)Cecoputer系統(tǒng)中多單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理的信號(hào)；多個(gè)單元計(jì)算機(jī)，每個(gè)單元計(jì)算機(jī)包括I/O部件、存貯器M、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IDB，編碼和選擇部件NCP，多機(jī)控制部件MCP、窗口部件WP以及CPU；Cecoputer系統(tǒng)的各單元計(jì)算機(jī)通過所述的Ceco總線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的CeCo總線包括一組在多機(jī)之間傳遞數(shù)據(jù)的CeCo數(shù)據(jù)線和一組對(duì)Cecoputer系統(tǒng)中各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理的CeCo管理線。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于時(shí)分條件下的CeCo總線僅僅是一組和CeCo數(shù)據(jù)線寬度相同的線，通過CPT信號(hào)對(duì)分別與CeCo數(shù)據(jù)線和CeCo管理線相連的兩個(gè)開關(guān)裝置150′，151′進(jìn)行時(shí)分控制，可使CeCo總線在不同時(shí)間內(nèi)分別作為CeCo數(shù)據(jù)線和CeCo管理線的用途。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的單元計(jì)算機(jī)中的所述NCP部件的一部分作為I／O部件與內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連，另兩端與編碼線和Cecoputer系統(tǒng)定義的本機(jī)編碼線相連，它輸出編號(hào)選中信號(hào)NCS和多機(jī)合作啟動(dòng)信號(hào)CST到MCP部件；所述的MCP部件接收NCP部件送來的所述NCS信號(hào)、CST信號(hào)和系統(tǒng)初始化定義的S
ch／fo信號(hào)，CPU總清信號(hào)，并由首機(jī)產(chǎn)生用于各單元計(jì)算機(jī)進(jìn)入合作的同步脈沖ssync，以及命令本機(jī)CPU進(jìn)入等待的同步脈沖信號(hào)sync、本機(jī)狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)
ch／fo和標(biāo)志CPU執(zhí)行CeCo指令的信號(hào)CPT；所述的CPU可接收MCP送來的sync、
ch／fo和CPT信號(hào)，并產(chǎn)生對(duì)窗口部件的控制信號(hào)和對(duì)所述的CPU、存貯器等從部件對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是否進(jìn)行屏蔽的控制信號(hào)；窗口部件的一端與內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連，另一端與系統(tǒng)的CeCo數(shù)據(jù)線相連，它受CPU送來的信號(hào)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或4的系統(tǒng)，其特征在于所述單元計(jì)算機(jī)中的編碼和選擇部件NCP包括編碼器裝置，它可接收
ch／fo信號(hào)，該信號(hào)決定編碼器裝置是否把單元機(jī)編碼送至編碼線；邏輯比較器裝置，它把編碼線送來的單元機(jī)編碼與本機(jī)編碼相比較，而后輸出比較結(jié)果；選通裝置，接收邏輯比較器的輸出，如果本機(jī)被選中進(jìn)入合作，則在選通信號(hào)到來時(shí)，產(chǎn)生一選通信號(hào)，選通寄存器裝置，它接收選通裝置輸出的選通信號(hào)和編碼線送來的選通寄存器總清信號(hào)，并由選通信號(hào)觸發(fā)產(chǎn)生一選中信號(hào)NCS，當(dāng)總清信號(hào)到來時(shí)結(jié)束該NCS信號(hào)。
6.權(quán)利要求
1或4所述系統(tǒng)，其特征在于所述的單元計(jì)算機(jī)中的多機(jī)控制部件MCP包括態(tài)寄存器裝置，它接收系統(tǒng)定義 而來的S
ch／fo和
Reset和信號(hào)，以及態(tài)傳遞線和來自NCP部件的NCS信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中可能的首態(tài)傳遞，其輸出信號(hào)
ch／fo分別送往各自的CPU 同步脈沖發(fā)生器和SC信號(hào)發(fā)生器裝置。同步脈沖發(fā)生器裝置，它接收CST信號(hào)和來自態(tài)寄存器的信號(hào)，只有被系統(tǒng)定義為首機(jī)的單元計(jì)算機(jī)的態(tài)寄存器產(chǎn)生的輸出信號(hào)，才允許同步脈沖發(fā)生器裝置產(chǎn)生的同步脈沖信號(hào)送至SC信號(hào)發(fā)生器裝置和系統(tǒng)同步進(jìn)入線ssyNc；SC信號(hào)發(fā)生器裝置，它接收來自NCP部件的NCS信號(hào)CST信號(hào)以及同步脈沖發(fā)生器裝置輸出的同步脈沖信號(hào)(當(dāng)本機(jī)為首機(jī)時(shí))或由ssync線送來的同步脈沖信號(hào)(當(dāng)本機(jī)為從機(jī)時(shí))，然后產(chǎn)生去往CPU的同步脈沖信號(hào)sync和標(biāo)志CPU執(zhí)行CeCo指令的信號(hào)CPT。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述單元計(jì)算機(jī)中的多機(jī)控制部件MCP包括態(tài)寄存器裝置，它由非門313，或非門314、315、與門317及D觸發(fā)器316組成，與門313和或非門314、315接收
Reset，S
ch／fo信號(hào)并輸至D觸發(fā)器316的R，S端，與門317接收CST信號(hào)和態(tài)傳遞信號(hào)并將它們相“與”后送至D觸發(fā)器316的CP端，D觸發(fā)器被連接成計(jì)數(shù)狀態(tài)；同步脈沖發(fā)生器裝置，由三態(tài) 禁止門318和單穩(wěn)裝置319組成，三態(tài)禁止門318受態(tài)寄存器裝置的D觸發(fā)器316的輸出所控制，以決定單穩(wěn)裝置319的輸出是否可通過318輸出，單穩(wěn)裝置接收CST信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生一脈沖去往三態(tài)禁止門318；SC信號(hào)發(fā)生器裝置，由與門321、323和D觸發(fā)器322組成，與門321將ssync信號(hào)和 NCP送來的NCS信號(hào)相“與”，然后，產(chǎn)生sync信號(hào)分別送往CPU和與門323，323將其和Rsync信號(hào)相“與”，并將結(jié)果輸出到D觸發(fā)器322的S端，從而使其產(chǎn)生送往CPU的信號(hào)CPT，CST信號(hào)的下跳沿進(jìn)入D觸發(fā)器322的CP端，使其Q端復(fù)位。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的單元計(jì)算機(jī)的CPU包括頁面標(biāo)志裝置，用于指定要求的附加譯碼器陣列；多個(gè)附加譯碼器陣列，它可由ROM組成，亦可做成由用戶程序可編的RAM結(jié)構(gòu)，它在頁面標(biāo)志和
ch／fo信號(hào)作用下，可在執(zhí)行CeCo指令中的非“PC”尋址機(jī)器周期有效期間，由操作碼寄存器和指令時(shí)序控制譯碼陣列 產(chǎn)生下述多機(jī)功能因子信號(hào)；CV／CECPU對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線讀寫有效／無效MV／ME存貯器等從部件對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線讀寫有效／無效WV／WE窗口部件有效／無效DI／DO數(shù)據(jù)通過窗口部件進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線／數(shù)據(jù)送出到CeCo數(shù)據(jù)線首、從機(jī)之間的各種配合，可通過上述多機(jī)功能因子的不同組合而予實(shí)現(xiàn)；專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器裝置，它接收
ch／fo、CPT和表示當(dāng)前是否處于指令寄數(shù)器尋址的“PC”信號(hào)，當(dāng)多機(jī)進(jìn)入合作時(shí)，如果該單元計(jì)算機(jī)處于CeCo指令中的由“PC”尋址機(jī)器周期時(shí)(此時(shí)，“PC”＝1)，它所產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)在首機(jī)中恒為(CV、MV、WV、DO)，在從機(jī)恒為(CV、ME、WV、DI)，當(dāng)單元計(jì)算機(jī)是獨(dú)立操作未進(jìn)入多機(jī)合作時(shí)，它產(chǎn)生的多機(jī)功能因子信號(hào)恒為(CV、MV、WE、／)，在執(zhí)行CeCo指令中的非“PC”尋址機(jī)器周期時(shí)，專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器裝置發(fā)出一信號(hào)去控制附加譯碼陣列；窗口時(shí)序調(diào)整裝置，它接收從附加譯碼陣列或?qū)Ｓ枚鄼C(jī)功能因子產(chǎn)生器裝置來的多機(jī)功能因子信號(hào)，并對(duì)其時(shí)序做適當(dāng)調(diào)整，然后將其送往窗口部件以控制窗口部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于如果利用現(xiàn)有的CPU，需要在其上附加指令時(shí)序跟蹤部件，由操作碼鎖存器702和指令MC時(shí)序跟蹤703組成，用于跟蹤C(jī)PU中的時(shí)序并和其同步，702與IDB相連并在指令的開始機(jī)器周期能讀入并鎖定操作碼；頁面標(biāo)志610，用于指定要求的附加譯碼陣列；多個(gè)附加譯碼陣列，可由ROM組成，亦可由用戶可編程的RAM構(gòu)成，在頁面標(biāo)志610和
ch／fo以及專用多機(jī)功能因子的作用下由指令時(shí)序跟蹤部件和操作碼鎖存器譯碼；專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器裝置610以及窗口時(shí)序調(diào)整器裝置613。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)進(jìn)入合作的單元計(jì)算機(jī)之間以同步并行方式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，所述單元計(jì)算機(jī)的窗口部件是由譯碼器和若干三態(tài)禁止門組成的，所述譯碼器接收來自CPU的控制信號(hào)并產(chǎn)生輸出去控制三態(tài)禁止門的導(dǎo)通方向和時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)合作的單元計(jì)算機(jī)之間以異步并行方式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，所述單元計(jì)算機(jī)的窗口部件包括譯碼延遲器106′，它接收來自CPU的控制信號(hào)，并輸出定義本窗口狀態(tài)的信號(hào)；傳遞速率脈沖產(chǎn)生器108′，接收譯碼延遲器106′的輸出，并產(chǎn)生去往三態(tài)禁止門109′的信號(hào)；三態(tài)禁止門109′，它接收108′輸出脈沖后即產(chǎn)生一等寬脈沖至數(shù)據(jù)傳遞速率控制線100′；裝置107′，它接收對(duì)CPU來的控制信號(hào)的反相 信號(hào)和線100′上的信號(hào)，使在WV信號(hào)前沿產(chǎn)生使CPU處于等待機(jī)器周期Tw狀態(tài)的等待信號(hào)并在線100′信號(hào)的后沿清除所述的等待信號(hào)；多個(gè)寄存器113′，它們受 線100′上的信號(hào)控制，決定其是否導(dǎo)通并在該信號(hào)后沿鎖定CeCo數(shù)據(jù)傳遞線上的內(nèi)容；若干雙向三態(tài)禁止門，分別受譯碼延遲器106′的輸出所控制，以決定其導(dǎo)通的方向和時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)入合作的單元計(jì)算機(jī)之間以異步串行方式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，所述單元計(jì)算機(jī)的窗口部件由并／串窗口變換器，譯碼器，裝置117′，數(shù)據(jù)傳遞鑒別器以及移位脈沖產(chǎn)生器組成；其中譯碼器用于接收來自CPU的控制信號(hào)并將其輸出送至并／串窗口變換器和數(shù)據(jù)傳遞鑒別器；數(shù)據(jù)傳遞鑒別器接收譯碼器的輸出和CeCo數(shù)據(jù)線的信號(hào)，然后產(chǎn)生去往移位脈沖產(chǎn)生器和并／串窗口變換器的輸出；移位脈沖產(chǎn)生器接收數(shù)據(jù)傳遞鑒別器的輸出并在完成移位操作后產(chǎn)生一溢出脈沖，分別去往數(shù)據(jù)傳遞鑒別器和裝置117′，使它們復(fù)位；裝置117′接收CPU來的WV信號(hào)后，立即產(chǎn)生一等待信號(hào)去往CPU，并在移位脈沖產(chǎn)生器輸出的溢出信號(hào)觸發(fā)下復(fù)位。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)進(jìn)入合作的單元計(jì)算機(jī)之間以異步串行方式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，所述單元計(jì)算機(jī)的窗口部件包括數(shù)據(jù)傳遞鑒別器，包括被譯碼器116′的輸出124′觸發(fā)產(chǎn)生一延遲信號(hào)輸出的DL觸發(fā)器130′，DL在移位脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的溢出脈沖觸發(fā)下復(fù)位；非門132′，它接收DL觸發(fā)器130′輸出；與門133′，它接收132′反相后的信號(hào)和CeCo數(shù)據(jù)線110′的信號(hào)；D觸發(fā)器131′，它接收133的輸出信號(hào)，使D觸發(fā)器D端的正電平進(jìn)入D觸發(fā)器，從而產(chǎn)生一輸出；或門135′，它接收131′的Q端輸出，并將其和DL觸發(fā)器130′的輸出相“或”，然后產(chǎn)生一輸出；移位脈沖產(chǎn)生器，包括與門136′，它將或門135′的輸出118′和時(shí)鐘脈沖相“與”，然后產(chǎn)生去往137′的輸出；波特率發(fā)生器137′，它接收與門136′的輸出并產(chǎn)生二種序列脈沖信號(hào)，并在計(jì)數(shù)器139′產(chǎn)生的溢出脈沖下復(fù)位；計(jì)數(shù)器139′，它接收波特率產(chǎn)生器137′的一路序列脈沖信號(hào)，并在計(jì)滿數(shù)后產(chǎn)生一溢出計(jì)數(shù)脈沖，分別使有關(guān)部件置位；多路開關(guān)裝置138′，它接收波特率產(chǎn)生器的序列脈沖信號(hào)和DL觸發(fā)器的輸出，然后產(chǎn)生輸出去控制并／串窗口變換器的移位操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述CeCo總線中的CeCo管理線包括一條多機(jī)合作啟動(dòng)線，一條系統(tǒng)同步進(jìn)入線和一組編碼線。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)CeCoputer系統(tǒng)利用CeCo指令來清除各單元計(jì)算機(jī)內(nèi)部由MCP部件發(fā)出的CPT信號(hào)時(shí)，即可取消所述CeCo管理線中的多機(jī)合作啟動(dòng)線。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)cecopu－ter系統(tǒng)無需預(yù)先決定參加合作的單元計(jì)算機(jī)時(shí)，可以取消ceco管理線中的一組編碼線。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的系統(tǒng)，其特征在于ceco管理線中的一組編碼線，在由首機(jī)的I／O部件的輸出直接指定參加合作的從機(jī)的情況下，可以是多條分別與各單元計(jì)算機(jī)直接相連的線。
18.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的ceco總線中的ceco數(shù)據(jù)線在與之相連的窗口部件是同步并行窗口時(shí)，它是一組和IDB同樣寬度的導(dǎo)線。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述ceco總線中的ceco數(shù)據(jù)線在與之相連的窗口部件是異步并行窗口時(shí)，包括一組和單元計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度相同的導(dǎo)線和一條數(shù)據(jù)傳遞速率控制線。
20.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述ceco總線中的ceco數(shù)據(jù)線在與之相連的窗口部件是異步串行窗口時(shí)，它僅僅是一根導(dǎo)線。
21.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的同構(gòu)的單元計(jì)算機(jī)在單機(jī)情況下或未參加Cecoputer系統(tǒng)合作時(shí)，仍可作為單個(gè)計(jì)算機(jī)使用。
22.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的編碼和選擇部件NCP可以利用首從機(jī)的外接I／O部件，從而在首從機(jī)中省去NCP部件。
23.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的多機(jī)控制部件MCP在不需要首態(tài)傳遞功能時(shí)，可省去其中的態(tài)寄存器裝置，和從機(jī)中的同步脈沖產(chǎn)生器裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述CPU中的專用多機(jī)功能因子產(chǎn)生器當(dāng)單元計(jì)算機(jī)未進(jìn)入多機(jī)合作時(shí)，輸出(CV、MV、WE、／)功能因子信號(hào)使窗口部件無效，該信號(hào)對(duì)CPU及存貯器等從部件的狀態(tài)無屏蔽修正，也就是說，此時(shí)該單元計(jì)算機(jī)處于獨(dú)立操作狀態(tài)；當(dāng)執(zhí)行CeCo指令時(shí)，根據(jù)接收到的
ch／fo，CPT和表示當(dāng)前處于“PC”尋址的信號(hào)，在首機(jī)情況下，輸出(CV、MV、WV、DO)信號(hào)，而在從機(jī)情況下，它輸出(CV、ME、WV、DI)信號(hào)，這些信號(hào)分別去控制窗口部件、CPU及存貯器等從部件達(dá)到配合，使各機(jī)能收到相同的CeCo指令碼；當(dāng)單元計(jì)算機(jī)在執(zhí)行CeCo指令的非“PC”尋址機(jī)器周期時(shí)，它輸出一使附加譯碼陣列有效的信號(hào)，該信號(hào)與頁面標(biāo)志。給定的指令(操作碼)和其機(jī)器周期序號(hào)一起，使附加譯碼陣列產(chǎn)生能完成CeCo指令設(shè)計(jì)中定義的多機(jī)操作的控制信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述單元計(jì)算機(jī)中的窗口部件WP、多機(jī)控制部件MCP和編碼選擇部件NCP可組成所述單元計(jì)算機(jī)的一個(gè)“維”部件，在一個(gè)單元計(jì)算機(jī)中可以有多個(gè)這樣的“維”部件，它可使一個(gè)單元計(jì)算機(jī)具有多維結(jié)構(gòu)的接口。
26.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述單元計(jì)算機(jī)的窗口部件WP，多機(jī)控制部件MCP和編碼選擇部件NCP及CPU可組合，其一端與Ceco總線相連，另一端通過內(nèi)部總線與多口存貯器相連，多口存貯器通過所述的多個(gè)組合部件可以分別和獨(dú)立的Ceco總線相連，并使各個(gè)組合部件可以同時(shí)對(duì)多口存貯器進(jìn)行存取操作。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種Cecoputer(具有合作能力的同構(gòu)型多計(jì)算機(jī))系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多個(gè)同構(gòu)型單元計(jì)算機(jī)和Ceco總線組成。利用本實(shí)用新型的合作方法，該系統(tǒng)的單元計(jì)算機(jī)可合作執(zhí)行Ceco指令。該單元計(jì)算機(jī)具有窗口部件、多機(jī)管理部件，編碼選擇部件和CPU等，這些部件的配合工作使其不僅能在Cecoputer系統(tǒng)中參加多機(jī)合作，還能與原型計(jì)算機(jī)兼容作為單個(gè)計(jì)算機(jī)使用。本系統(tǒng)不僅在內(nèi)部具備有可擴(kuò)張的強(qiáng)有力的多機(jī)功能，還可以進(jìn)一步利用維部件概念以多維空間形式或其他拓樸結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
文檔編號(hào)G06F15/16GK86207135SQ86207135
公開日1987年10月28日 申請(qǐng)日期1986年9月27日
發(fā)明者徐肇昌, 吳東明 申請(qǐng)人:徐肇昌導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan