11.7. Сверхоперативные ЗУ

Существует несколько способов использования сверхоперативной памяти в составе ЦВМ:

1.  В качестве логической части арифметического устройства (АУ).

2.  В качестве устройства ввода—вывода.

3. В качестве основного ЗУ ЦВМ в сочетании с менее быстродействующим ЗУ большего объема, используемым для ввода-вывода.

4. Логическое объединение ее с оперативной памятью ЦВМ и выделение для нее некоторой части адресного поля.

В современных быстродействующих ЦВМ сверхоперативная память чаще используется в составе АУ. Типичными примерами таких ЦВМ являются , содержащая 32 «сверхоперативных» регистра, а также  и , имеющие по 16 регистров. Малые ЦВМ серии Nova имеют четыре, а  — восемь регистров. Такие элементы памяти обычно называют общими регистрами, поскольку их можно использовать в различных целях: при выполнении арифметических операций, для ввода — вывода и индексации.

Второй из перечисленных способов использования сверхоперативных ЗУ применяется только в непрограммируемых внешних устройствах типа специализированных фурье-процессоров, рассмотренных в гл. 10. В таких системах основная ЦВМ может устанавливать специальное устройство управления в режим выполнения с большой скоростью некоторых определенных операций. Числа передаются из основной памяти в сверхоперативную, обрабатываются с помощью специализированного АУ, а результат возвращается в основную память для дальнейшей обработки или контроля.

Если объем сверхоперативной памяти достаточно велик, может оказаться целесообразным объединение основных устройств ЦВМ вокруг этой памяти. В данном случае память большего объема используется в основном как буфер аналогично магнитным барабанам, а вся работа выполняется с помощью сверхоперативной памяти. Хотя такая система и должна иметь быстродействующие устройства управления и АУ, однако структурно она ближе к универсальной высокопроизводительной вычислительной машине для обработки сигналов.

Можно, наконец, объединить быстрое и медленное ЗУ в единую логическую структуру. Для обеспечения ее эффективности необходимо, чтобы устройство управления различало, какая из областей памяти участвует в вычислениях, и соответственно изменяло частоту синхронизации. Кроме того, по-прежнему и арифметическое, и управляющее устройства должны иметь достаточно высокое быстродействие.

Необходимо отметить, что каждому из приведенных выше методов свойствен компромисс между функциональными возможностями и затратами на его реализацию. Различные методы можно также применять совместно. В данной главе будет показано, как эти возможности используются в различных ЦВМ.