[实用新型]控制类指令与计算类指令分离式计算机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机结构设计技术，尤其涉及一种将控制类指令与计算类指令分别使用不同处理器的计算机系统。

背景技术

所有计算机都有指令系统。指令系统中有控制类指令，如转移指令、停机指令、中断的开关指令、置条件码指令等，还有计算类指令，如针对不同数据类型的四则运算，逻辑运算等。控制类指令决定程序的走向，计算类指令实施运算，传统计算机的指令系统将此两类指令混杂在一起，致使指令系统复杂，设计难度大；由于指令复杂，指令部件的速度提高就困难，束缚了整体速度的提高；束缚了运算类指令的发展，因为不同宽度的数据(如8位的数据宽度或16位的数据宽度)是完全不同的指令系统，如果将控制指令与运算指令分离，那么数据宽度的变化，数据类型的变化，甚至计算方法的改变都不影响控制类指令。现有技术中也有使用双处理器或多处理器的计算机结构，但从每个处理器的工作任务设计上，还是控制类指令与计算类指令混杂方式。如公开日为2007年10月17日、公开号为CN101055556的专利文献公开了这样的技术方案：一种多CPU系统，包括：整个系统由多个独立的CPU、一个消息交换单元和一个定时消息发送单元组成，各个CPU之间只能通过该交换单元相互联系，交换单元与各CPU之间采用FIFO或者高速串行接口进行连接，CPU与交换单元之间通过消息传递信息，交换单元与定时消息发送单元合作，监控系统中各CPU的状态，以便及时发现异常，恢复正常运行，该结构能够实现更强的稳定性、更好的安全性以及更快速的CUP间通讯。但是该方案的不足之处仍然是每个CUP所运行指令为控制类指令与计算类指令混杂方式。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的控制指令与运算指令混杂致使指令系统复杂、设计难度大，影响整体速度提高等技术问题，提供一种控制类指令与计算类指令分离式计算机系统，它不论计算处理器如何变化，控制处理器都可以保持不变，因而系统软件的兼容性好、灵活性更高，便于形成不同数据宽度、不同数据结构、不同计算指令集的计算机，而系统软件或管理软件仍保持不变，大幅提高设计和使用计算机的工作效率。

本实用新型针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种控制类指令与计算类指令分离式计算机系统，包括存储器、输入输出设备，存储器包括第一内部存储器(控制处理器的工作存储器)、第二内部存储器(计算处理器的工作存储器)和外部存储器，还包括控制处理器，计算处理器，控制处理器连接输入输出设备、第一内部存储器和外部存储器，计算处理器连接第二内部存储器，控制处理器与计算处理器间采用总线连接。本实用新型的这种计算机系统结构，由两组指令系统组成，控制类指令控制程序走向；计算类指令进行科学计算。专职控制类指令的处理器称为控制处理器，专职计算类指令的处理器称为计算处理器。在实际使用中，由控制处理器连接外部接口设备，负责与外界的通讯，并作为运行操作系统的平台，计算处理器进行图像处理、科学计算等计算类工作。控制处理器因为不需要处理大量专用数据、也不需要做复杂的科学计算，所以它的重点放在对外通讯、人机交互界面和通用开发环境上，它也是操作系用的运行平台，不论计算处理器如何变化，控制处理器都可以保持不变，这就使得控制处理器及外围输入输出端口设计通用性更好，灵活性更高，在计算机硬件不断升级的发展过程中，控制处理器可以基本保持不变；计算处理器设计成具有更高速计算能力的处理器，它完成全部大数据量的计算处理，控制处理器与计算处理器间采用总线方式进行数据传输和通信。这样的方案使计算机结构更加合理，工作速度和效率更高。

作为优选，计算处理器还连接外部数据输入输出端口。通过外部数据输入输出端口连接视频实时数据通道、以及其他需要进行数据处理的设备。

作为优选，总线是存储器总线，存储器总线连接在控制处理器与计算处理器之间作为通信总线。

作为优选，存储器总线由双端口共享存储器提供，所述双端口共享存储器是一个具有两个完全独立的SRAM接口的共享存储器。该种方式即为双端口互联方式，它允许两个处理器单元独立访问一个共用存储器空间，从而通过其存储器总线并利用标准读写操作来交换数据，实现两个处理器间通信。

作为优选，控制处理器还连接USB总线接口、通信接口、网络接口，以及其他应用接口都可以设成使用控制处理器进行管理的外部口。

本实用新型带来的有益效果是，无论计算处理器如何变化，控制处理器都可以保持不变，使得控制处理器及输入输出端口通用性更好、灵活性更高、系统软件的兼容性更好，可使计算处理器设计成具有更高速计算能力的处理器，大幅提高设计和使用计算机的工作效率。