控制類指令與計算類指令分離式計算機系統的製作方法
2023-04-27 05:22:26
專利名稱：控制類指令與計算類指令分離式計算機系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及計算機結構設計技術，尤其涉及一種將控制類指令與計算類指令分別使用不同處理器的計算機系統。
背景技術：
所有計算機都有指令系統。指令系統中有控制類指令，如轉移指令、停機指令、中斷的開關指令、置條件碼指令等，還有計算類指令，如針對不同數據類型的四則運算，邏輯運算等。控制類指令決定程序的走向，計算類指令實施運算，傳統計算機的指令系統將此兩類指令混雜在一起，致使指令系統複雜，設計難度大；由於指令複雜，指令部件的速度提高就困難，束縛了整體速度的提高；束縛了運算類指令的發展，因為不同寬度的數據(如8 位的數據寬度或16位的數據寬度)是完全不同的指令系統，如果將控制指令與運算指令分離，那麼數據寬度的變化，數據類型的變化，甚至計算方法的改變都不影響控制類指令。 現有技術中也有使用雙處理器或多處理器的計算機結構，但從每個處理器的工作任務設計上，還是控制類指令與計算類指令混雜方式。如
公開日為2007年10月17日、公開號為 CN101055556的專利文獻公開了這樣的技術方案一種多CPU系統，包括整個系統由多個獨立的CPU、一個消息交換單元和一個定時消息發送單元組成，各個CPU之間只能通過該交換單元相互聯繫，交換單元與各CPU之間採用FIFO或者高速串行接口進行連接，CPU與交換單元之間通過消息傳遞信息，交換單元與定時消息發送單元合作，監控系統中各CPU的狀態，以便及時發現異常，恢復正常運行，該結構能夠實現更強的穩定性、更好的安全性以及更快速的CUP間通訊。但是該方案的不足之處仍然是每個CUP所運行指令為控制類指令與計算類指令混雜方式。
發明內容本實用新型主要是解決現有技術所存在的控制指令與運算指令混雜致使指令系統複雜、設計難度大，影響整體速度提高等技術問題，提供一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，它不論計算處理器如何變化，控制處理器都可以保持不變，因而系統軟體的兼容性好、靈活性更高，便於形成不同數據寬度、不同數據結構、不同計算指令集的計算機，而系統軟體或管理軟體仍保持不變，大幅提高設計和使用計算機的工作效率。本實用新型針對現有技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的，一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，包括存儲器、輸入輸出設備，存儲器包括第一內部存儲器(控制處理器的工作存儲器)、第二內部存儲器(計算處理器的工作存儲器)和外部存儲器，還包括控制處理器，計算處理器，控制處理器連接輸入輸出設備、第一內部存儲器和外部存儲器，計算處理器連接第二內部存儲器，控制處理器與計算處理器間採用總線連接。 本實用新型的這種計算機系統結構，由兩組指令系統組成，控制類指令控制程序走向；計算類指令進行科學計算。專職控制類指令的處理器稱為控制處理器，專職計算類指令的處理器稱為計算處理器。在實際使用中，由控制處理器連接外部接口設備，負責與外界的通訊，
3並作為運行作業系統的平臺，計算處理器進行圖像處理、科學計算等計算類工作。控制處理器因為不需要處理大量專用數據、也不需要做複雜的科學計算，所以它的重點放在對外通訊、人機互動界面和通用開發環境上，它也是操作系用的運行平臺，不論計算處理器如何變化，控制處理器都可以保持不變，這就使得控制處理器及外圍輸入輸出埠設計通用性更好，靈活性更高，在計算機硬體不斷升級的發展過程中，控制處理器可以基本保持不變；計算處理器設計成具有更高速計算能力的處理器，它完成全部大數據量的計算處理，控制處理器與計算處理器間採用總線方式進行數據傳輸和通信。這樣的方案使計算機結構更加合理，工作速度和效率更高。作為優選，計算處理器還連接外部數據輸入輸出埠。通過外部數據輸入輸出埠連接視頻實時數據通道、以及其他需要進行數據處理的設備。作為優選，總線是存儲器總線，存儲器總線連接在控制處理器與計算處理器之間作為通信總線。作為優選，存儲器總線由雙埠共享存儲器提供，所述雙埠共享存儲器是一個具有兩個完全獨立的SRAM接口的共享存儲器。該種方式即為雙埠互聯方式，它允許兩個處理器單元獨立訪問一個共用存儲器空間，從而通過其存儲器總線並利用標準讀寫操作來交換數據，實現兩個處理器間通信。作為優選，控制處理器還連接USB總線接口、通信接口、網絡接口，以及其他應用接口都可以設成使用控制處理器進行管理的外部口。本實用新型帶來的有益效果是，無論計算處理器如何變化，控制處理器都可以保持不變，使得控制處理器及輸入輸出埠通用性更好、靈活性更高、系統軟體的兼容性更好，可使計算處理器設計成具有更高速計算能力的處理器，大幅提高設計和使用計算機的工作效率。
圖1是本實用新型的一種原理框圖。圖中1是第一存儲器，2是第二存儲器，3是外部數據輸入輸出埠，4是控制處理器，5是雙埠共享存儲器，6是計算處理器，7是外部存儲器，8是鍵盤，9是顯示器，10是 USB接口，11是通信接口，12是網絡接口。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。實施例如圖1所示，本實用新型是一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，包括鍵盤8，顯示器9，USB接口 10，通信接口 11，網路接口 12，第一內部存儲器1、第二內部存儲器2，外部存儲器7，控制處理器4，計算處理器6 ；控制處理器4連接鍵盤8、顯示器9、USB接口 10、通信接口 11、網路接口 12、第一內部存儲器1、外部存儲器7，計算處理器6連接第二內部存儲器2、外部數據輸入輸出埠 3，雙埠共享存儲器5的一個埠通過存儲器總線連接控制處理器4，另一個埠通過存儲器總線連接計算處理器6，從而建立起控制處理器4與計算處理器6間的高速通道。外部存儲器7是硬碟。[0015]控制處理器4所形成的平臺上安裝作業系統，專職管理輸入輸出設備、輸入輸出埠，計算處理器6連接第二存儲器2、數據輸入輸出接口 3，從而構成子系統，並接受控制處理器4平臺上的作業系統管理，專職科學計算，比如圖形處理、圖像處理、結構分析計算、 專業軟體運行等。所以本實用新型具有無論計算處理器如何變化，控制處理器都可以保持不變，使得控制處理器及輸入輸出埠通用性更好、靈活性更高，可使計算處理器設計成具有更高速計算能力的處理器，大幅提高設計和使用計算機的工作效率等特徵。
權利要求1.一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，包括存儲器、輸入輸出設備，所述存儲器包括第一內部存儲器、第二內部存儲器和外部存儲器，其特徵在於還包括控制處理器，計算處理器，所述控制處理器連接輸入輸出設備、第一內部存儲器和外部存儲器，計算處理器連接第二內部存儲器，控制處理器與計算處理器間採用總線連接。
2.根據權利要求1所述一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，其特徵在於所述計算處理器還連接外部數據輸入輸出埠。
3.根據權利要求1所述一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，其特徵在於所述總線是存儲器總線，所述存儲器總線連接在控制處理器與計算處理器之間作為通信總線。
4.根據權利要求3所述一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，其特徵在於所述存儲器總線由雙埠共享存儲器提供，所述雙埠共享存儲器是一個具有兩個完全獨立的SRAM接口的共享存儲器。
5.根據權利要求1所述一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，其特徵在於所述控制處理器還連接USB總線接口、通信接口、網絡接口。
專利摘要本實用新型公開了一種控制類指令與計算類指令分離式計算機系統，目的在於解決現有技術所存在的控制指令與運算指令混雜致使指令系統複雜、設計難度大，影響整體速度提高等技術問題，它包括存儲器、輸入輸出設備，存儲器包括第一內部存儲器、第二內部存儲器和外部存儲器，還包括控制處理器，計算處理器，控制處理器連接輸入輸出設備、第一內部存儲器和外部存儲器，計算處理器連接第二內部存儲器，控制處理器與計算處理器間採用總線連接，它可有效提高計算機系統工作速度和工作效率。
文檔編號G06F9/30GK202217273SQ20112033318
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者朱瑞, 鞠怡明 申請人:蘇州科雷芯電子科技有限公司