基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)及構(gòu)造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)及構(gòu)造方法。所述處理機(jī)包括融合器池、融合調(diào)度器、場(chǎng)工廠、場(chǎng)存儲(chǔ)器及融合引擎；該處理器通過(guò)執(zhí)行我們定義的信息融合腳本“場(chǎng)敘”實(shí)現(xiàn)信息處理與問(wèn)題求解，主要組成部件有融合器池、融合調(diào)度器、場(chǎng)工廠及場(chǎng)存儲(chǔ)器。場(chǎng)工廠根據(jù)場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中的場(chǎng)敘，向融合調(diào)度器申請(qǐng)所需的融合器，生成相應(yīng)于場(chǎng)敘的場(chǎng)，并啟動(dòng)其運(yùn)行。融合器的分派、多場(chǎng)共享、回收等事務(wù)，均由融合調(diào)度器進(jìn)行。融合器的基位于相應(yīng)的處理機(jī)中，但其擴(kuò)展位于處任意其他的符合規(guī)范的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)成分布式可重構(gòu)計(jì)算體系。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種基于可重構(gòu)原理的處理機(jī)及構(gòu)造方法。
技術(shù)介紹
處理器(機(jī))的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，決定著處理機(jī)中央處理機(jī)構(gòu)的性能、功能及使用方式。目前流行的處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般都為基于Von Neumann的體系，基本特征是存儲(chǔ)程序，而程序由指令構(gòu)成，指令由處理器的控制系統(tǒng)執(zhí)行。指令主要有算邏運(yùn)算、傳輸、轉(zhuǎn)移、分支等幾類。指令的種類決定了應(yīng)用方式。目前的各類計(jì)算機(jī)CPU幾乎都基于這種體系。但隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求的發(fā)展，這種傳統(tǒng)體系的計(jì)算機(jī)在性能提高上將遇到極限，在應(yīng)用模式上也成為阻礙應(yīng)用發(fā)展的因素。 多年來(lái)研究人員一直在追求新的信息處理體系，如數(shù)據(jù)流計(jì)算、可重構(gòu)計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、超導(dǎo)計(jì)算、量子計(jì)算、光子計(jì)算和生物計(jì)算(DNA計(jì)算)。但不是由于物理實(shí)現(xiàn)的不可能性，就是由于計(jì)算能力的局限性與使用模式的困難性，使得這些研究迄今為止尚未有實(shí)際應(yīng)用。本專利技術(shù)就是從解決這幾個(gè)技術(shù)障礙的目的出發(fā)，給出一種創(chuàng)新的且可方便投入物理實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，決定這計(jì)算機(jī)中央處理機(jī)構(gòu)的性能、功能及使用方式。目前流行的處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為Von Neumann,基本特征是存儲(chǔ)程序,而程序由指令構(gòu)成,指令有處理器的控制系統(tǒng)執(zhí)行。指令主要有算邏運(yùn)算、傳輸、轉(zhuǎn)移、分支等幾類。指令的種類決定了應(yīng)用方式。目前的各類計(jì)算機(jī)CPU幾乎都基于這種體系。但隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求的發(fā)展，這種傳統(tǒng)體系的計(jì)算機(jī)在性能提高上將遇到極限，在應(yīng)用模式上也成為阻礙應(yīng)用發(fā)展的因素。多年來(lái)研究人員一直在追求新的計(jì)算機(jī)體系，如數(shù)據(jù)流計(jì)算、可重構(gòu)計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、超導(dǎo)計(jì)算、量子計(jì)算、光子計(jì)算和生物計(jì)算(DNA計(jì)算)。但不是由于物理實(shí)現(xiàn)的可能性，就是由于計(jì)算能力的局限性與使用模式的困難性，使得這些研究迄今為止尚未有實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于形式領(lǐng)域的信息處理機(jī)。本專利技術(shù)的另一目的在于，提供一種基于形式領(lǐng)域的信息處理機(jī)的構(gòu)造方法。為了達(dá)到上述第一目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案本專利技術(shù)一種基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，包括融合器池、融合調(diào)度器、場(chǎng)工廠、場(chǎng)存儲(chǔ)器及融合引擎；所述融合器池，是物理場(chǎng)基融合器的集合，每個(gè)場(chǎng)基融合器用于完成一項(xiàng)既定功倉(cāng)泛;所述融合調(diào)度器，負(fù)責(zé)管理融合器池的使用，并接受融合引擎的請(qǐng)求，從融合器池中分配融合器，或者，當(dāng)融合器池中沒(méi)有足夠的融合器時(shí)，按照預(yù)定義的優(yōu)先級(jí)或者輪轉(zhuǎn)規(guī)則從現(xiàn)存的場(chǎng)中借用融合器，實(shí)現(xiàn)融合器的共享；當(dāng)一個(gè)場(chǎng)停止運(yùn)行時(shí)，融合調(diào)度器負(fù)責(zé)回收融合器到融合器池；所述場(chǎng)工廠根據(jù)場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中的場(chǎng)敘，生成可直接在場(chǎng)敘融合器上運(yùn)行的場(chǎng)映像；所述場(chǎng)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)場(chǎng)敘，所述場(chǎng)敘是控制指令集合，一個(gè)場(chǎng)敘用于描述一個(gè)計(jì)算任務(wù)；所述融合引擎為頂級(jí)控制機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)通過(guò)融合調(diào)度器為場(chǎng)映像中的虛擬融合器分配物理融合器以使其運(yùn)行。 優(yōu)選的，所述融合器池為獨(dú)立的基融合器的集合，包括庫(kù)所池、管道池、傳感器池、開(kāi)關(guān)池、服務(wù)器池、處理器池、I/o適配器池、廣播器池及接收器池。優(yōu)選的，所述I/O適配器池為多種基I/O適配器池。優(yōu)選的，所述場(chǎng)映像中還包括作為融合器軟件代理的融合器柱，所述融合器柱為場(chǎng)敘中的融合器非轉(zhuǎn)換為虛擬的融合器。優(yōu)選的，所述場(chǎng)基融合器包括輸入監(jiān)聽(tīng)單元、輸出監(jiān)聽(tīng)單元、處理單元、狀態(tài)單元、數(shù)據(jù)緩沖單元及配置參數(shù)單元；輸入監(jiān)聽(tīng)單元，動(dòng)態(tài)地檢查輸入端是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)，如有且“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”有空閑，則接收數(shù)據(jù)，存入“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”；輸出監(jiān)聽(tīng)單元，如果“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”內(nèi)有待輸出的數(shù)據(jù)，則動(dòng)態(tài)檢查輸出端是否可以輸出數(shù)據(jù)，輸出端連接的融合器同意接收時(shí)，稱為可以輸出，如果可以，則執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送；處理單元，融合器的功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)；狀態(tài)單元，管理融合器的各種狀態(tài)，并且接受控制機(jī)構(gòu)的狀態(tài)查詢，融合器的狀態(tài)有“虛擬”、“空閑”、“忙碌”、“等待”四種，其中，“虛擬”態(tài)僅針對(duì)虛擬融合器，表示目前的融合器不是物理融合器，而是融合器的軟件代理；“空閑”態(tài)表示融合器尚未被分配使用；“忙碌”態(tài)表示融合器正在工作；“掛起”態(tài)表示融合器被分配，但處理單元處在不工作狀態(tài)，等待輸入數(shù)據(jù)到達(dá)；數(shù)據(jù)緩沖單元，融合器的內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，包括輸入數(shù)據(jù)的緩沖，輸出數(shù)的緩沖，臨時(shí)數(shù)據(jù)暫存等；配置參數(shù)單元，融合器的行為的配置參數(shù)，由外部系統(tǒng)植入。為了達(dá)到上述第二目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)的構(gòu)造方法，包括下述步驟SI、信息處理機(jī)處理前的準(zhǔn)備工作；S2、信息處理機(jī)的執(zhí)行，是通過(guò)三個(gè)主動(dòng)過(guò)程的并發(fā)執(zhí)行和一個(gè)被動(dòng)過(guò)程的被動(dòng)執(zhí)行；第一主動(dòng)過(guò)程，場(chǎng)工廠動(dòng)態(tài)檢查場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中是否有未處理的場(chǎng)敘，如有，則將其轉(zhuǎn)換為場(chǎng)映像；第二主動(dòng)過(guò)程，融合引擎檢查有無(wú)運(yùn)行結(jié)束的場(chǎng)，如有，則通過(guò)融合調(diào)度器釋放所占用的場(chǎng)基融合器，并關(guān)閉運(yùn)行；然后，融合引擎按照既定的次序，檢查場(chǎng)映像存儲(chǔ)器中的每個(gè)場(chǎng)映像，如果發(fā)現(xiàn)融合器樁，則調(diào)用融合調(diào)度器試圖為其分配物理的融合器，并啟動(dòng)相應(yīng)的融合器； 第三主動(dòng)過(guò)程，各個(gè)融合器被啟動(dòng)后一直處于運(yùn)行狀態(tài)，接收輸入，進(jìn)行處理，產(chǎn)生輸出，直到被融合調(diào)度器關(guān)閉為止；被動(dòng)過(guò)程，融合調(diào)度器接收融合引擎的調(diào)用，每調(diào)用一次就執(zhí)行一次，負(fù)責(zé)融合器池的管理，為場(chǎng)映像中的合適的融合器樁分配物理融合器，或者，當(dāng)場(chǎng)映像中的融合器需要被剝奪時(shí)，將其分配給其他場(chǎng)映像，并將該融合器用融合器樁代替；或者，當(dāng)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)束后，回收融合器到融合器池。優(yōu)選的，融合調(diào)度器的構(gòu)造是通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)的 S11、判斷是何種協(xié)議，如果是分配協(xié)議，轉(zhuǎn)步驟S13、否則轉(zhuǎn)步驟S18 ；S12、返回融合器句柄；S13、融合器為非剝奪分配，檢查融合器池中是否有滿足條件的融合器，如果有，辦理分配手續(xù)，令融合器句柄指向該融合器，轉(zhuǎn)步驟S12 ；S14、如果分配協(xié)議中該分配請(qǐng)求是“不可剝奪”的分配，則不予進(jìn)行剝奪分配，將融合器句柄置為空，轉(zhuǎn)步驟S12 ；S15、如有是剝奪分配，對(duì)于每個(gè)優(yōu)先權(quán)小于當(dāng)前分配優(yōu)先權(quán)的場(chǎng)，依優(yōu)先權(quán)從小到大的次序進(jìn)行下列處理；S16、檢查場(chǎng)中相應(yīng)的融合器是否有處于“等待”狀態(tài)的，若有，選擇該融合器作為剝奪分配對(duì)象；否則取一個(gè)其他融合器作為剝奪分配對(duì)象；S17、若為剝奪分配，生成一個(gè)融合器樁，暫停所選擇的融合器的運(yùn)行，將其狀態(tài)保存在融合器樁中，將融合器句柄置為指向該融合器，轉(zhuǎn)步驟S12 ；S18、將該融合器加入到相應(yīng)的融合器池，并置狀態(tài)為“空閑”，返回。優(yōu)選的，場(chǎng)工廠的構(gòu)造是通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)的S21、響應(yīng)請(qǐng)求，讀入場(chǎng)敘；S22、準(zhǔn)備創(chuàng)建一個(gè)場(chǎng)映像S23、逐行解釋場(chǎng)敘，對(duì)每個(gè)融合器S23. I、生成該融合器的一個(gè)代理，為虛擬的融合器，稱為“融合器樁”，其可以接受相應(yīng)的連接關(guān)系，并作為融合器狀態(tài)的寄存器，使得一旦替換為實(shí)際的融合器即可投入運(yùn)行；S23. 2、檢查融合器的輸入端與輸出端是否有其他融合器的樁生成，如果生成，則為輸入或者輸出建立連接；S23. 3、將該融合器狀態(tài)置為“虛擬”，表示等待分配實(shí)際的融合器；S24、置所創(chuàng)建的場(chǎng)的狀態(tài)為“掛起”；S25、將所創(chuàng)建的場(chǎng)映存儲(chǔ)在場(chǎng)存儲(chǔ)區(qū)，返回器存儲(chǔ)位置信息，退出。優(yōu)選的，融合引擎的構(gòu)造是通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)的S31、在場(chǎng)映像存儲(chǔ)器中查找是否有處于“結(jié)束”狀態(tài)的場(chǎng)，如有則對(duì)所有的處于“結(jié)束”狀態(tài)的場(chǎng)，調(diào)用“融合本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，包括融合器池、融合調(diào)度器、場(chǎng)工廠、場(chǎng)存儲(chǔ)器及融合引擎；所述融合器池，是物理場(chǎng)基融合器的集合，每個(gè)場(chǎng)基融合器用于完成一項(xiàng)既定功能；所述融合調(diào)度器，負(fù)責(zé)管理融合器池的使用，并接受融合引擎的請(qǐng)求，從融合器池中分配融合器，或者，當(dāng)融合器池中沒(méi)有足夠的融合器時(shí)，按照預(yù)定義的優(yōu)先級(jí)或者輪轉(zhuǎn)規(guī)則從現(xiàn)存的場(chǎng)中借用融合器，實(shí)現(xiàn)融合器的共享；當(dāng)一個(gè)場(chǎng)停止運(yùn)行時(shí)，融合調(diào)度器負(fù)責(zé)回收融合器到融合器池；所述場(chǎng)工廠根據(jù)場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中的場(chǎng)敘，生成可直接在場(chǎng)敘融合器上運(yùn)行的場(chǎng)映像；所述場(chǎng)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)場(chǎng)敘，所述場(chǎng)敘是控制指令集合，一個(gè)場(chǎng)敘用于描述一個(gè)計(jì)算任務(wù)；所述融合引擎為頂級(jí)控制機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)通過(guò)融合調(diào)度器為場(chǎng)映像中的虛擬融合器分配物理融合器以使其運(yùn)行。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，包括融合器池、融合調(diào)度器、場(chǎng)工廠、場(chǎng)存儲(chǔ)器及融合引擎； 所述融合器池，是物理場(chǎng)基融合器的集合，每個(gè)場(chǎng)基融合器用于完成一項(xiàng)既定功能； 所述融合調(diào)度器，負(fù)責(zé)管理融合器池的使用，并接受融合引擎的請(qǐng)求，從融合器池中分配融合器，或者，當(dāng)融合器池中沒(méi)有足夠的融合器時(shí)，按照預(yù)定義的優(yōu)先級(jí)或者輪轉(zhuǎn)規(guī)則從現(xiàn)存的場(chǎng)中借用融合器，實(shí)現(xiàn)融合器的共享；當(dāng)一個(gè)場(chǎng)停止運(yùn)行時(shí)，融合調(diào)度器負(fù)責(zé)回收融合器到融合器池； 所述場(chǎng)工廠根據(jù)場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中的場(chǎng)敘，生成可直接在場(chǎng)敘融合器上運(yùn)行的場(chǎng)映像； 所述場(chǎng)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)場(chǎng)敘，所述場(chǎng)敘是控制指令集合，一個(gè)場(chǎng)敘用于描述一個(gè)計(jì)算任務(wù)； 所述融合引擎為頂級(jí)控制機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)通過(guò)融合調(diào)度器為場(chǎng)映像中的虛擬融合器分配物理融合器以使其運(yùn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，所述融合器池為獨(dú)立的基融合器的集合，包括庫(kù)所池、管道池、傳感器池、開(kāi)關(guān)池、服務(wù)器池、處理器池、I/O適配器池、廣播器池及接收器池。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，所述I/O適配器池為多種基I/o適配器池。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，所述場(chǎng)映像中還包括作為融合器軟件代理的融合器柱，所述融合器柱為場(chǎng)敘中的融合器非轉(zhuǎn)換為虛擬的融合器。5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)，其特征在于，所述場(chǎng)基融合器包括輸入監(jiān)聽(tīng)單元、輸出監(jiān)聽(tīng)單元、處理單元、狀態(tài)單元、數(shù)據(jù)緩沖單元及配置參數(shù)單元; 輸入監(jiān)聽(tīng)單元，動(dòng)態(tài)地檢查輸入端是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)，如有且“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”有空閑，則接收數(shù)據(jù)，存入“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”； 輸出監(jiān)聽(tīng)單元，如果“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”內(nèi)有待輸出的數(shù)據(jù)，則動(dòng)態(tài)檢查輸出端是否可以輸出數(shù)據(jù)，輸出端連接的融合器同意接收時(shí)，稱為可以輸出，如果可以，則執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送； 處理單元，融合器的功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)； 狀態(tài)單元，管理融合器的各種狀態(tài)，并且接受控制機(jī)構(gòu)的狀態(tài)查詢，融合器的狀態(tài)有“虛擬”、“空閑”、“忙碌”、“等待”四種，其中，“虛擬”態(tài)僅針對(duì)虛擬融合器，表示目前的融合器不是物理融合器，而是融合器的軟件代理；“空閑”態(tài)表示融合器尚未被分配使用；“忙碌”態(tài)表示融合器正在工作；“掛起”態(tài)表示融合器被分配，但處理單元處在不工作狀態(tài)，等待輸入數(shù)據(jù)到達(dá)； 數(shù)據(jù)緩沖單元，融合器的內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，包括輸入數(shù)據(jù)的緩沖，輸出數(shù)的緩沖，臨時(shí)數(shù)據(jù)暫存等； 配置參數(shù)單元，融合器的行為的配置參數(shù)，由外部系統(tǒng)植入。6.基于權(quán)利要求5所述基于形式領(lǐng)域融合的信息處理機(jī)的構(gòu)造方法，其特征在于，包括下述步驟 SI、信息處理機(jī)處理前的準(zhǔn)備工作；S2、信息處理機(jī)的執(zhí)行，是通過(guò)三個(gè)主動(dòng)過(guò)程的并發(fā)執(zhí)行和一個(gè)被動(dòng)過(guò)程的被動(dòng)執(zhí)行； 第一主動(dòng)過(guò)程，場(chǎng)工廠動(dòng)態(tài)檢查場(chǎng)敘存儲(chǔ)器中是否有未處理的場(chǎng)敘，如有，則將其轉(zhuǎn)換為場(chǎng)映像； 第二主動(dòng)過(guò)程，融合引擎檢查有無(wú)運(yùn)行結(jié)束的場(chǎng)，如有，則通過(guò)融合調(diào)度器釋放所占用的場(chǎng)基融合器，并關(guān)閉運(yùn)行；然后，融合引擎按照既定的次序，檢查場(chǎng)映像存儲(chǔ)器中的每個(gè)場(chǎng)映像，如果發(fā)現(xiàn)融合器樁，則調(diào)用融合調(diào)度器試圖為其分配物理的融合器，并啟動(dòng)相應(yīng)的融合器； 第三主動(dòng)過(guò)程，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊德昱，齊啟豪，封斌，李莉麗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：