一种计算机阵列（１０），其具有多台计算机（１２），用于完成较大的任务，该任务被分割成多个较小的任务，每个较小任务被指定给一台或多台计算机（１２）。每台计算机（１２）可被配置用于特定功能，并且与外部计算机（１２）相关的独立输入／输出电路（２６）特别适于特定的输入／输出功能。在计算机阵列（１０）中布置的２４台计算机（１２）的示例，具有中央运算核心（３４），更接近基座（１４）边缘的计算机（１２）被配置用于输入和／或输出。还描述了用于在计算机（１２）和外围环境之间进行通讯的机制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机和计算机处理器领域，更具体地，涉及一种用于在计算机之间进行单一类型互动的的方法和装置。该创造性的计算机阵列的当前主要用途在于，在单一微芯片上对多台计算机进行组合。进一步更为具体地，本专利技术涉及计算机和计算机处理器领域，更具体地，涉及一种用于在堆栈计算机处理器中更有效使用堆栈的方法和装置。
技术介绍
本领域公知的是，使用多台计算机处理器，使它们一起工作而完成任务。已经使用了多线程和其它多种方案来允许处理器进行协作。不过，一般认为，该领域的改进空间很大。进一步，现在流行的趋势是，将多台处理器组合在单一的芯片上，但这会加剧问题，并且使得更加紧迫地需要找到一种解决方案来使得计算机以高效的方式一起工作。现在，出于多种原因，认为针对许多应用程序的多台处理器的最佳排列可能是由多台计算机组成的阵列，每台计算机均具有处理能力和至少一些专用存储器。在该示例中，每台计算机如果独立运行，那么它的功能都不会特别强大，但是如果计算机紧密协作，就将会实现强大的计算功能。共同待审的申请已经描述并宣称这种计算机阵列的多个创造性的方面，包括关于可以怎样布置这种计算机，以及在它们之间的通讯信道如何产生的一些细节。不过，计算机阵列的相对较新的概念的实施，还需要更进一步的创新，以便使运行效率最大。显然，关于如何最佳地布置计算机阵列，在计算机阵列之间进行通讯，在计算机阵列中分割任务，以及其他使用计算机阵列的方面，有许多需要解答的问题。这些问题中的一些已经得到回答，不过即使在现存的解决方案上，也还存在改进空间。在其它情况下，解决方案可能要求陈述第一印象的问题，以便解决现有技术中目前还不存在的新问题。堆栈计算机所提供的处理器复杂度大大低于复杂指令集计算机(CISC)的复杂度，并且堆栈机器所提供的系统整体复杂度也低于精简指令集计算机(RICS)或CISC机器的系统整体复杂度。它们并不需要复杂的编译器，也不需要高速缓冲控制硬件来实现优良性能。它们还获得了有竞争力的原始性能，以及在大多数编程环境中针对给定价格的优良性能。它们最初被成功应用的领域是实时嵌入式控制环境，在该环境中它们做得比其它系统设计方法好得多。之前，堆栈大都保持在程序存储器中，较新的堆栈机器为堆栈维护分立的存储器芯片，或者甚至是片上存储器的一块区域。这些堆栈机器提供了极其快速的子例程调用能力，以及及极其的中断处理和任务切换性能。Zahir等人(USPN 6,367,005)公开了一种寄存器堆栈引擎，该引擎将足够的寄存器堆栈的寄存器保存到存储器，以在堆栈上溢的情况下提供更多可用的寄存器。寄存器堆栈引擎还使微处理器延迟，直到所述引擎可在堆栈下溢的情况下恢复合适数量的寄存器。Story(USPN 6,219,685)公开了一种将运行结果与阈值进行比较的方法。不过该方法并不对如下两种结果进行区分，一种是结果被四舍五入到阈值(这将引起上溢异常)，另一种是结果恰好就等于阈值。被Story公开的另一种方法读取和写入硬件标记，以识别上溢或下溢状况。采用存储器中的堆栈，上溢或下溢将覆盖堆栈项目，或使用并不意在成为堆栈一部分的堆栈项目。在堆栈中减轻或消除上溢和下溢的方法存在改进的必要。Forth系统已经能够让不止一个的代码“线程”同时执行，这经常称为协作循环制(cooperative round-robin)。线程得到使用中央处理单元(CPU)的轮次的次序是固定的；例如，线程4总是在线程3之后并在线程5之前得到其轮次。每个线程被允许按其所需的时间保有CPU，然后自动放弃它。线程通过调用字PAUSE实现此过程。在PAUSE函数期间，只需要保存少数数据项目，以便恢复原始任务，但是在中断函数期间，需要保存大量上下文。每个线程可能有工作要做，也可能没有。如果任务4有工作要做，并且在循环制中在其之前的任务(任务3)调用PAUSE，那么任务4将苏醒并且工作，直到它决定再次PAUSE。如果任务4没有工作要做，它就将控制传递到任务5。当任务调用了将要执行输入/输出功能的字，并且因此将需要等待输入/输出完成时，PAUSE被构建到输入/输出调用中。PAUSE的可预测性允许非常有效的代码。经常地，基于Forth的协作循环制使每个线程在CPU处拥有轮次所用的时间，小于抢先多任务器确定哪个线程接下来将得到CPU所花的时间。不过，特定的任务往往可以盖过或压倒CPU。另外，将PAUSE功能进行扩展从而超出一个CPU是有好处的。
技术实现思路
简而言之，本专利技术包括计算机阵列，每台计算机具有其自身的存储器并能够发挥独立的计算功能。为了协作完成任务，计算机必须将数据和/或指令从一台传送到另一台。一种可能的配置在于，计算机在垂直邻近的计算机之间具有连接数据路径，这样，每台计算机可以直接与多达四个的“邻居”进行通讯。如果计算机希望与另一台不直接相邻的计算机进行通讯，那么通讯将被引导通过另一台计算机而到达所希望的目的地。因为，根据所描述的环境，所包含的指令多达四个的数据字可以在计算机之间并行传送，并可以并行传送进和传送出每台计算机的内部存储器，因此单个数据字中的一种迷你程序在此被称为微循环。应该记住的是，在大型处理器阵列中，大型任务理想地被分割成多个较小型的任务，每个小型任务可以被能力受到一定限制的处理器所完成。因此，可以想到，四指令环路将相当有用。这个事实通过相关事实而变得更为明显，该事实是，因为计算机确实在能力上受限，因此对于它们而言比较有利的是，有时从邻近计算机“借用”能力。这将为微循环的使用提供了理想的机会。虽然计算机可能需要从邻近计算机借用处理功能之类，不过另一种可能在于，它可能需要从邻近计算机借用一些存储容量，并且以一定程度上类似于本地存储器的方式使用这些借用的存储容量。通过将微循环传递到邻近计算机，以指令该临近计算机读取或写入一系列数据，就可以容易地实现这种借用的存储器。这种微循环可以例如包含如下指令，该指令从特定的内部存储器位置写入，对该位置进行增值，然后重复给定次数的迭代。微循环因为是单一字，因此不能不止一次地执行指令存储器读取。上述将微循环传递到邻近计算机的示例为本专利技术又一方面的示例，该方面在此被称为“Forthlet”，因为它们目前采用Forth计算机语言执行——虽然本专利技术的应用并不严格限于使用Forth。Forthlet是一种迷你程序，它能够被直接传送到计算机用于执行。与微循环不同，Forthlet可以不止一个字，并且可以执行多存储器读取。在现有技术的计算机中，指令必须在执行之前被读取和存储，但是，如同根据此处的详细描述所可见的，根据本专利技术这没有必要。事实上，可以预见，本专利技术的一个重要方面在于，计算机可以产生Forthlet，并将其传递到另一台计算机用于执行。Forthlet可以被程序员“预先写入”，并被存储以便于使用。事实上，Forthlet可以被积聚成“图书馆”，以根据需要使用。不过，根据预编程标准，在计算机中可以产生Forthlet，这也在本专利技术的范围中。通过示例，在本专利技术的实施例中，I/O寄存器被当作存储器地址，这意味着，与读取和写入存储器相同(或相似)的指令也可以执行I/O操作。在多核芯片的情况中，针对I/O结果的这种选择有强大的结果。核心处理器不仅可以读取和执行来自其本地ROM和RAM的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种计算机阵列系统，包括：多台计算机；和连接所述多台计算机的多条数据路径；和 一种机制，其用于在所述多台计算机中的一台和另一台之间发布程序和数据。
【技术特征摘要】
US 2006-3-31 60/788,2651.一种计算机阵列系统，包括多台计算机；和连接所述多台计算机的多条数据路径；和一种机制，其用于在所述多台计算机中的一台和另一台之间发布程序和数据。2.根据权利要求1所述的计算机阵列系统，其中所述机制进一步包括一种包装，其用于在所述包装遇到所述多台计算机中的至少一台时，指令所述一台计算机所要采取的行动。3.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装指令至少一些所述计算机中的所述一台加载所述包装之后的数据。4.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装指令所述至少一些计算机中的所述一台加载所述包装之后的指令。5.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装指令所述至少一些计算机中的所述一台将所述承载传送到所述计算机中的另一台。6.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装可在端口处直接执行。7.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装可在端口处直接执行。8.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装包括调用，其中，所述调用将地址放置于返回堆栈上，然后返回。9.根据权利要求2所述的计算机阵列系统，其中所述包装进一步包括计数器，该计数器用于指示所述包装的长度。10.根据权利要求1所述的计算机阵列系统，其中计算机以5×5阵列的形式进行物理排列。11.根据权利要求1所述的计算机阵列系统，其中至少一些计算机以4×6阵列的形式进行物理排列。12.根据权利要求1所述的计算机阵列系统，其中沿着阵列的每一侧的计算机数量为偶数。13.根据权利要求1所述的计算机阵列系统，其中至少一台计算机与外部存储器源...
【专利技术属性】
技术研发人员：查理斯H莫尔，杰佛瑞亚瑟福克斯，约翰W瑞伯，
申请(专利权)人：科技资产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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