在单计算机上可在同一时刻执行多道程序的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机技术范畴中的计算机体系结构技术领域。具体说是一种在同一时刻在单台计算机上能够并行地执行多道程序的方法及使用这种方法的计算机，其特征之一在于：该类计算机能够在同一时刻在单台计算机上同时并行地执行多道程序；其特征之二在于：为每一道程序引入了一个程序执行驱动装置，多个程序执行驱动装置可相互独立地管理与控制多道程序在上述计算机中同时并行地执行。本发明专利技术可用于指导设计各类用途的计算机系统。在该类新型的计算机中，程序执行驱动装置的个数仅与系统提供资源的总量成正比。在系统资源足够多的条件下，程序执行驱动装置的数量可足够的大，即系统可支持足够多道的程序在同一时刻在单台计算机上同时并行地执行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机技术范畴中的计算机体系结构
具体说是一种在同一时刻在单台计算机上能够并行地执行多道程序的方法及使用这种方法的计算机。
技术介绍
最早的计算机是由著名数学家冯.偌依曼等人在1946年总结并明确提出来的，因此经常称之为冯.偌依曼结构计算机。冯.偌依曼结构计算机的专利技术奠定了现代计算机发展的基础，有着十分重大的意义。按照冯.偌依曼计算机原理设计的计算机在体系结构上的特点有许多的归纳与总结。但本专利技术作者认为冯.偌依曼结构计算机在体系结构上的最重要的特点是面向单道程序执行的体系结构，即在任何时刻，都仅有而且仅能有一道程序在计算机中执行。在现代计算机的实际应用中，一个用户在一台计算机(PC)上调用多个应用、运行多道程序的情况比比皆是在用编辑器编写某个文档的同时，从网上下载一个、甚至同时下载多个图片、也许还在播放着一段音乐、防病毒程序正在实时监控、敲击键盘、移动鼠标等。为满足该用户的需求，一个PC不得不花费大量的时间用于在所有这些程序之间频繁地来回切换，至使系统的总体性能大大降低。所有这一切都是由于根据冯.偌依曼计算机原理设计的冯.偌依曼结构计算机不能在同一时刻在同一台计算机上同时并行地执行多道程序。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种在同一时刻在单台计算机上能够并行地执行多道程序的方法及使用这种方法的计算机，其特征在于在任一台该类计算机上能够在同一时刻并行地执行多道程序。如上所述的一种在同一时刻在单台计算机上能够并行地执行多道程序的方法及使用这种方法的计算机，其特征在于为每一道程序引入了一个程序执行驱动装置，从而多个程序执行驱动装置可在同一台该类计算机上相互独立地管理与控制多道程序在同一时刻并行地执行。注，组成一道程序的多道程序或子程序亦可有各自的程序执行驱动装置。每道程序在生成可执行代码的同时，生成了该道程序的程序执行驱动装置。一个程序执行驱动装置至少包含有用于说明与定义该道程序属性特征以及管理与控制该道程序执行所需要的全部相关信息。新型计算机的基本构成1、系统的硬件部分至少由下述部件组成一个或多个可并行工作的存储部件，如程序存储部件、数据存储部件、寄存器组等，一个或多个可并行工作的操作控制部件，如控制部件、“译码”部件、算术/逻辑运算部件、外部设备部件等，一个或多个可并行工作的在部件间起连接作用的连通部件，如总线及其控制部件等。上述各类部件通常有一个输入缓存装置与一个输出缓存装置。注●系统中的所有部件可按请求/服务的方式工作收到请求后，即输入缓存非空时，启动完成指定的服务，结果存入输出缓存。●如某被请求服务的部件重复设置了多个，则可任选一个闲者。如果全忙，则等其闲。●系统中的部件分为独占型与非独占型。对于独占型部件，或由系统预设或在第一次请求服务时申请。预设或申请的结果保存到该道程序对应的程序执行驱动装置的某些项目中。2、系统的软件部分至少由一个类似于现代计算机系统中的操作系统的系统管理程序所组成。该系统管理程序存放在某个存储部件中，至少具有程序调度的功能，并至少维护着一个称为程序调度表的数据结构。系统在初启时就将系统管理程序的程序执行驱动装置加载到系统的某操作控制部件中去，称为激活或活化该程序执行驱动装置。该程序执行驱动装置将驱动系统管理程序逐个激活多个用户程序的程序执行驱动装置。此后，各用户程序的程序执行驱动装置将相互独立地在同一时刻驱动各自的用户程序在同一台上述计算机中同时并行地执行。新型计算机的工作方法，即程序执行驱动装置驱动程序执行的方法1、一道程序一旦生成了可执行代码及其程序执行驱动装置，系统管理程序就将该道程序的程序执行驱动装置写入到它的程序调度表中。此时，该程序存放在某个存储部件中并处于等待执行状态。2、该道程序一旦满足被调入执行的各项条件，系统管理程序就将激活或活化该道程序的程序执行驱动装置。此后，该道程序进入执行状态，并在它的程序执行驱动装置的管理与控制下独立地执行。3、程序执行驱动装置依据它所保存的该道程序的驻存信息(如程序存储部件号、部件内地址PC等)控制到相应的存储部件去取当前要执行的指令。4、指令取出后，该程序执行驱动装置即控制到某操作控制部件对已取出的指令进行“译码”。并据此，控制到相应的存储部件去取操作数、控制到相应的操作控制部件完成指定的处理，以及控制将处理的结果写回到相应的存储部件中去。注●此处的“译码”与传统的译码有些许差别，详见后续章节。●取出后的指令、指令“译码”的结果、取出的操作数、以及操作的结果均被暂时地保存在该程序执行驱动装置的某些单元中。5、最后，在该程序执行驱动装置将它所保存的属于程序驻存信息类中的PC项按当前指令规定的方式进行修正后，转步骤3以控制执行本道程序的下一条指令。6、至少在下述情况下，系统管理程序将卸载某道程序的程序执行驱动装置1)执行到该道程序的结束指令这将导致PM置相应的结束标志并激活系统管理程序的程序执行驱动装置驱动系统管理程序对该道程序进行相应的结束处理，最终从程序调度表中删除该道程序的程序执行驱动装置。2)当某个程序执行驱动装置驱动的某道程序执行完当前指令后满足被中断的条件这将导致PM置相应中断标志后保存该程序执行驱动装置相应单元的内容，并启动系统管理程序的中断处理例程，即将该例程的程序执行驱动装置置入PM的输入队列；由该程序执行驱动装置驱动中断处理例程去完成有关的中断处理工作该中断处理例程将把被中断的程序的程序执行驱动装置写回到系统的程序调度表中，然后再根据调度规则选择和激活下一道程序的程序执行驱动装置以执行该道程序。很明显，依据本专利技术提出的计算机工作方法设计的一类新型的计算机可实现指令级的并行。事实上，在同一时刻在同一台该类新型计算机上多个程序执行驱动装置相互独立地管理与控制着多道程序同时并行地执行。在依据本专利技术提出的计算机工作方法设计的一类新型的计算机中可实现指令级的资源共享。系统中的任何部件，如果当前未被占用，都可被任意一道程序的程序执行驱动装置驱动的当前指令所使用。在依据本专利技术提出的计算机工作方法设计的一类新型的计算机中，活化程序执行驱动装置的个数仅与系统提供资源的总量成正比。在系统资源足够多的条件下，活化程序执行驱动装置的数量可足够的大，即系统可支持足够多道的程序在同一时刻在同一台计算机上同时并行地执行。注，当等待执行的程序总数超过系统允许的最大值时，可采用中断切换技术使所有的程序都有机会执行。依据本专利技术提出的计算机工作方法设计的一类新型的计算机与传统的多计算机系统、多处理机系统、以及多处理器系统等有着本质的不同，也与采用其它并行处理技术(如重叠技术、先行控制技术、多操作部件技术、流水线技术、超流水线技术、超长指令字技术、超标量技术、多线程技术等)的计算机系统有着本质的不同。特别值得指出的是依据本专利技术提出的计算机工作方法设计的一类新型的计算机与传统的多计算机系统的差别在于存在许多这样的情况多道程序只能在一台计算机上执行而不能分配给多个计算机执行，如鼠标、键盘、显示等系统程序、病毒监控等程序与使用该台计算机的用户程序就不能分配给多个计算机执行而只能在一台计算机上执行。在这种情况下，传统的多计算机系统只好采用中断切换方式将多道程序转换成一道“宏”程序在一台计算机上执行。而在依据本专利技术提出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在同一时刻在单台计算机上能够并行地执行多道程序的方法及使用这种方法的计算机，其特征在于，在任一台该类计算机上能够在同一时刻并行地执行多道程序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，
申请(专利权)人：李晓波，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]