自我编程大规模并行处理仿生结构计算机制造技术

该机依据９９１２２３２９．２号发明专利技术专利所提供的自动控制理论设计而成。该机从硬件和软件两方面提出了一种新的大规模并行处理（ＭＰＰ）技术，适用于对复杂大系统的过程控制和程序编制，并为国家９７３计划０１７号任务书的题目提供了主体部分的解决方案。该机包含一种新的数据压缩技术，这种技术适用于对一切数字讯号进行高度的压缩。该机具有通过过程示教自动编程的能力。该机可作为复杂大系统的数据并行处理和自动控制设备，并可用于在不增加带宽的前提下大幅度提高系统的信道路数。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
该专利技术属于一种新型的数字计算机，涉及计算机软硬件技术、数字通讯和自动控制领域。该机采用中大规模集成电路或可编程逻辑器件制作。该机系采用99122329.2号专利技术专利申请所阐述的关于自动控制的理论和程序设计方法设计而成，旨在为大规模并行处理提供一种普遍适用的机器和方法并为可以示教的或可以现场实践的可控制过程提供一种自动编程和控制的工具。经检索，已有的大规模并行处理技术(MPP)系采用由一台或几台主处理器对若干个并行工作的微处理器进行协调控制的方式工作，和本专利技术所述的机器在硬件工作方式和软件编制办法上完全不同。而和大规模并行处理技术密切相关的《复杂大系统过程控制与优化关键问题高性能软件》(即《信息技术中的应用理论与高性能软件》，国家973计划第017号任务书)虽已启动一年，但按计划还须四年方能完成，预计本专利技术将可解决这一题目的主体部分。采用该技术的机器所能同时处理的对象个数(讯号的路数或被控对象个数)在理论上是不受限制的，除机器规模大小不同之外，在构造方式和软件编制上没有任何实质性区别。采用可编程逻辑器件的可以并行处理32路讯号的该种机器的样机已在制作之中。如说明书附图说明图1所示。图中六个方框表示其基本功能单元。讯号寄存器同时接收由输入端而来的多路并行讯号，对于机器本身来说，这些讯号是并行的，而对于每一路讯号自身来说，它实际是串行的。寄存器每次只能接收每一路讯号的与数据流垂直的方向上的各自一个比特。压缩运算单元实际上是一个加法计数器，对机器的主频计数。当讯号寄存器中收到的一行数据(由平行数据流的横方向即垂直于平行数据流的方向上的各一个比特组成)全部为零时，存贮器中地址码将不变化，只有当寄存器中收到的一行数据中有1存在时，才在控制电路和主频脉冲的共同作用下使地址码增加1，在上述过程中，如寄存器继续收到全部为零的横向讯号，地址码虽不变化，但作压缩运算的加法计数器将对这些空行的个数(即该期间压缩运算加法器收到的主频脉冲个数)作以计数。当讯号寄存器中收到的横向数据中有1出现时，通过控制电路将对这些空行的个数(即该期间压缩运算中法器)，将产生负脉冲将当前地址写入E2PROM的地址锁存器中，并在这个负脉冲的上跳沿将讯号寄存器中的内容和压缩计数器中的当前数一起写入E2PROM中已锁定的地址中。上述过程完成后，压缩运算计数器将自动清零，而地址码将在原先的基础上加1。图中E2PROM阵列，其规模大小由系统所使用的存贮器大小，并行数据流的路数，对压缩运算器所设计的最长位数及系统的主频等因素共同决定。这里有两点须指出1.当并行的数据流(不要求它们的频率是一样的)经过上述的处理后，在这些并行数据流垂直方向上同时为零的比特在存贮器中将不复出现，所以在E2PROM阵列中出现的数据行数将远远小于已流入系统的并行数据流的位数。2.当被处理的平行数据流本身就是按照仿生结构计算机的编程办法编出的程序时(参见99122329.2号专利申请说明书)，以及系统是在接受外界示教时，这时数据流中的1将是非常稀少的，这时，与平行数据流垂直方向上的全部数据都为零的情况将占极大的比例，也就是说，经上述处理后而写入存贮器的数据将得到充分的压缩。3.图中解压缩运算单元执行的功能与数据流压缩写入的过程刚好相反。当要求读出时，在系统电路的控制下，解压缩后的讯号将恢复原来在寄存器上的状态分别流向各自对应的被控对向。4.该说明书将只说明本专利技术的内容，故不拟对该种机器进入网络时所需用的99122329.2号专利技术专利申请所述的左右半脑和在为了对多路讯号压缩后进行总线传送时所需用的码分多址分配线路，以及闭环控制时须要对选址单元设置的控制线路这三个部分进行说明。该机器可以以下6种方式进行工作1.根据已编好并已写入E2PROM的程序对对象(过程)实行自动控制，这时系统将只处于对存贮器的读出状态。这种情况下系统支持热插拨，并可用管脚相同的EPROM作存贮器。2.为进行控制作准备，通过手动键入或通过其他数字输入设备将已编好的程序输入机器(以机器码输入)，这时系统将只执行对E2PROM的写入，针对尚无程序的过程对机器进行现场示教(即机器的自动编程)也属于这个类型。3.对过程进行有反馈的闭环控制，这各情况属于存贮器被读出的工作方式，但须在系统中设置对选址单元的控制线路。4.系统只对外界的多路讯号进行处理，即压缩和传输，这时，机器以一边写入一边读出的方式工作，写入和读出交替进行，这时机器的读写速度都将降为原先主频的一半。这种压缩和传输具有两个意义和特点一是它对于多路输入的并行数据流没有频率的要求，(即不需要调制器)，这是因为不同频率的多路讯号在系统中的流向始终是平行的，不会彼此调制和干扰，而经过该系统之后，它们实际上已统统被该系统调制(分频或倍频的情况都可能发生)到了该系统的主频，对于那些对输入讯号有频率要求的对象来说，在对象的终端则还须配置适配频率的装置(作者认为这种配置不属于本专利技术的范围)。该系统对平行数据流压缩后进行传输的第二个重要意义在于由于被压缩后的讯号其数据量已经大大小于进入系统时的数据量，所以，只要在输入端和传送的按收端(传输干线的终端)，配上同步的码分多址分配器(按本人的理解，这是一种成熟的线路，不存在谁的专利问题)，那么，这个系统就能在不增加频率，不增加其他干线设备的情况下，成为一个具有N·n路处理能力的服务器(此处以N代表，该机器的并行输入端口个数，n代表在当前主频下对数据的压缩率，压缩率n＝主频/主频下存贮器平均每秒读出的数据行数)，即经过压缩后的传送，相当于把干线的传送能力扩大到了原先的n倍。根据经验认为，在一律使用仿生结构计算机的控制系统中(包括对视频讯号的处理)，这个n是一个远大于100的数目。5.机器联入网络对对象进行遥控，(见本人99115918.7号专利申请，已进入实审)，这种情况下，机器本身以交替写、读的方式工作(其他不属于本专利技术的内容这里就不涉及了)。机器主人不联入网络对对象进行实时遥控的情况也属于写读交替的工作方式。6.最复杂也是最有意义的一种工作方式控制端A和被控制端B都是具有这种计算机的系统，两个系统构成一个大系统。系统A以自己的程序传输给系统B，对B进行控制，系统B在执行A的命令时将对现场情况的感觉(通过传感器收集)再传送给A，A系统的操作者(这个操作者也可以是人，也可以是另一台计算机)通过在自己身边(A的现场)的设备(机器，数据转换器)再现这个感觉于自己，然后根据自己的感觉再将须作调整的内容通过A机器发送给B机器(对B示教)由B去执行，如此循环往复。这种方式，将使用一切遥控真正能达到现场操作的效果，误差将只在于传感器再现感觉的精确度，即能同时具有机器人的长处和人工操作的优点，但效果优于二者单独执行时的任何一种。本人的99122329.2号专利申请和99115918.7号专利申请以及本文提供的技术对这种方式的自动控制提供全面的支持。综上所述，自动编程大规模并行处理仿生结构计算机的基本工作方式只是对输入讯号的写入和读出这两种方式。该机器的操作步骤和工作过程。为便于阅读起见，此处仍只以机器结构的最简式来表达它的构造和说明其工作过程，图2中并行处理的数据只画出两个数据流(SR0和SR1)，所以讯号数据寄存器也只由两位组成(Q0和Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
该专利技术运用９９１２２３２９．２号专利技术专利申请所提出的自动控制理论和程序编制方法构建了一种和９９１２２３２９．２号专利申请所提出的硬件结构不同的仿生结构计算机，它不需要对被控开关设置代码和不需要构建为左右两半脑的结构，亦能实现对过程的自动控制。

【技术特征摘要】
1.该发明运用99122329.2号发明专利申请所提出的自动控制理论和程序编制方法构建了一种和99122329.2号专利申请所提出的硬件结构不同的仿生结构计算机，它不需要对被控开关设置代码和不需要构建为左右两半脑的结构，亦能实现对过程的自动控制。2.这种计算机对大规模(指数据来自许多不同的对象和针对许多不同的对象)的平行数据流(指相互独立的数据流)进行实时的并行处理，使它们能并行地工作，并作用于各自的对象。从而提出了一种与以往的MPP技术完全不同的大规模并行处理技术。3.这种计算机在对独立的数据流进行并行处理的同时，能通过消除垂直于数据流的方向上的全零数据的方法，对数据进行高度的压缩，从而缩小了数据对存贮空间的占用，这是一种与以往的压缩方式完全不同的，高效而又普遍适用的办法，这种办法适用于对任何数据流进行压缩。4.这种计算机能将被...

【专利技术属性】
技术研发人员：史连会，
申请(专利权)人：史连会，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]