[发明专利]表面计算机及使用表面计算机的计算方法

说明书

发明领域

本发明涉及表面计算机及计算方法，通过同时对二维区域单元的二维区域中所包含的计算数据进行计算，所述表面计算机及计算方法能够在诸如物理计算、环境计算、行为计算、情绪计算等的各种类型的复杂计算中执行快速计算。

发明背景

近来，自然科学和工程技术的各个领域有了显著发展。在自然科学和工程技术中，需要大量的物理计算。例如，在太空开发项目、流体动力学以及量子力学领域，都需要进行大量的矩阵计算。当这样的计算需要高速进行时，必须对计算机进行优化。

传统的计算机，尤其是个人计算机，已经发展到足以超过老式通用计算机(称作“主机”)。

然而，这样的人计算机难以高速进行上述大量计算，或者说，这样的个人计算机要花长时间来进行上述计算。可以认为计算机中出现的数据传输速度、数据处理速度等的延时是妨碍个人计算机高速进行大量计算的原因。

因此，对于需要进行上述大量计算的开发人员、研究人员，早就希望有能够高速进行大量计算的计算机。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种具有新颖体系结构的计算机及使用这种计算机的计算方法，所述计算机和所述方法能够高速进行大量计算。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种表面计算机，它包括：地址发生器，用于生成地址，供调整关于至少一个存储区域的表面区域数据；以及并行计算机，在地址发生器的后级提供，具有多个单元计算机。

根据本发明的第二方面，表面计算机包括：地址发生器，用于产生地址，供调整有关至少一个存储区域的表面区域数据；并行计算机，在地址发生器的后级提供，具有多个单元计算机；以及存储单元，它连接到所述并行计算机。

根据本发明的第三方面，表面计算机包括：地址发生器，用于产生地址，供调整有关至少一个存储区域的表面区域数据；以及并行计算机，在地址发生器的后级提供，具有多个单元计算机，其中由构成指令字的操作数所指定的区域为线(line)。

根据本发明的第四方面，表面计算机包括：地址发生器，用于产生地址，供调整有关至少一个存储区域的表面区域数据；以及并行计算机，在地址发生器后级提供，具有多个单元计算机，其中由构成指令字的操作数所指定的区域为二维扩充的表面区域。

根据本发明的第五方面，表面计算机包括数据总线，具有大的总线宽度，允许形成在一个芯片上的处理块和存储块连接在其中。在表面计算机中，处理块包括地址发生器和并行计算机，地址发生器用于产生地址，供调整有关存储区域的表面区域数据，并行计算机在地址发生器后级提供，并行计算机具有多个单元计算机，而存储块包括DRAM。

根据本发明的第六方面，表面计算机包括：地址发生器；处理块，它具有包含多个单元计算机的并行计算机；存储块；数据总线，它具有大的总线宽度，并允许处理块和存储块连接在其中；计算方法包括：地址生成步骤，用于使地址发生器生成地址，供调整有关存储区域的表面区域数据；以及处理步骤，用于使并行计算机处理表面区域数据。

附图简述

图1是根据本发明的表面计算机的构造的方框图；

图2是流程图，说明图1所示表面计算机的操作；

图3A和3B说明表面区域的放大处理；

图4A和4B说明该表面区域的缩小处理；

图5A和5B说明内插值(inner interpolation)处理；

图6说明模式匹配处理；

图7A、7B及7C说明传统的SISD、SIMD类型计算机和表面计算机之间的差异；

图8说明利用SISD类型计算机进行矩阵计算时的计算处理；

图9说明利用SIMD类型计算机进行矩阵计算时的计算处理；

图10说明利用表面计算机进行矩阵计算时的计算处理；

图11是对表面计算机中的计算处理的说明；    

图12是方框图，说明表面计算机的重要部分的另一个构造；

图13说明指令字；

图14说明操作数示例及表面计算机的插值操作；

图15说明处理器阵列的并行处理；

图16说明在表面计算机用作协处理器的构造中的指令和数据流；

图17说明表面计算机的条件转移；

图18说明表面计算机的直接操作数；

图19A、19B、19C及19D说明利用两个操作数、三个操作数及四个操作数的计算处理；

图20说明表面计算机的一个示例计算；以及

图21说明表面计算机的另一个示例计算。

最佳实施方案说明