СОВМЕЩЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ В МАШИНЕ

— одновременное выполнение действий, заданных операторами программы, на функционально различных устройствах машины. Степень С. о. в м. характеризует эффективную производительность вычисл. машины (ВМ) и является одним из осн. показателей развитости ее логич. структуры. С. о. в м. сокращает время решения задач благодаря уменьшению простоев оборудования в ожидании сигнала о выполнении предыдущей операции.

Различают несколько видов С. о. в м. 1) Совмещение работы устройств по переработке данных — операционных устр-в (ОУ) — с работой устр-в по переработке программ —

устр-в управления (УУ), в частности, с работой: а) по подготовке команд программы к исполнению (т. е. вызов команды, расшифровка кодов операций, вызов операндов, если это необходимо, и др.); б) по проведению обмена между ступенями иерархической памяти и в) по проведению одновременных обращений к разделенной на блоки оперативной памяти. 2) Совмещение работы ОУ и (или) УУ с работой устр-в связи с внеш. памятью (на ленте магнитной, барабане магнитном, диске магнитном) и устр-вами ввода — вывода. 3) Совмещение работы отдельных частей ОУ (напр., частей ОУ для вычислений в режимах с фиксированной занятой, с плавающей запятой или десятичной арифметики, или частей ОУ, выполняющих отдельные арифм. и логич. операции — сложение, умножение, деление, вычисление булевых функций от двух переменных и т. Д.).

Сначала ВМ был присущ наиболее простой вид совмещения (1, а). Ощутимое сокращение времени решения задачи достигалось лишь при совмещении операций, сравнимых по времени подготовки операции и их выполнения, тогда как наличие операций ввода — вывода (быстрая подготовка и медленное выполнение) приводило к значительным простоям оборудования ОУ и УУ в ожидании сигнала о выполнении зтих операций. Появление в вычисл. машине системы прерывания ЦВМ позволило ввести совмещение операций второго вида. При этом центральное УУ (ЦУУ) после расшифровки следующей команды прерывает свою работу, если следующая команда — обращение к внеш. устр-ву, и передает управление местному УУ, а ОУ и ЦУУ продолжают работать по программе с одним ограничением: дальнейшие обращения к внеш. устр-вам должны быть заблокированы до окончания текущего обращения. При встрече с такими дополнительными обращениями работа по программе прекращается. Система прерываний обеспечивает еще один вид совмещения операций (1,6) — для иерархической многоступенчатой памяти, наличие которой характерно для современных ВМ.

В машинах 3-го поколения (см. Электронная вычислительная машина) совмещение работы ОУ и ЦУУ получило дальнейшее развитие после того, как ферритовая оперативная память была разделена на независимые блоки, что позволило вести С. о. в м. по виду (1, в), т. е. начинать обращение к любому из блоков еще до окончания обращений к др. блокам. Такое совмещение обеспечивается чередующейся нумерацией физ. адресов в блоках, т. е. ячейки с адресами, значения которых отличаются на 1 и находятся в различных блоках (напр., при двух независимых блоках один из них содержит ячейки только с четными адресами, а другой — с нечетными).

Третий тип совмещения характерен для вычисл. машин с ОУ, состоящими из набора функционально специализированных вычисл. блоков. ОУ связано с разделенной на блоки фер-ритовой памятью, в которой хранятся исходные данные и промежуточные результаты операций, находящиеся на различных стадиях выполнения. Вычисл. блоки работают независимо друг от друга и от ЦУУ, обеспечивающего их непрерывным потоком операндов. В качестве примера машины с совмещением операций по 3-му виду можно назвать вычисл. машину «СДС-7600», в которой имеется в составе центр. процессора 9 функционально независимых вычисл. блоков — умножение, деление, дополнение и др. Как правило, ВМ, обладающая достаточно развитым совмещением операций (напр., имеющая 3-й вид совмещения), имеет и более простые виды совмещений (совмещения подготовки и выполнения команд, работы У У и обмена с внеш. устр-вами и др.).

А. А. Якуба.