[发明专利]用于将数据和指令载入计算机的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机和计算机处理器领域。

背景技术

在计算领域，处理速度是非常期望的品质，并且对创造更快速的计算机和处理器的探索正在进行中。然而，行业中普遍认为，至少对于利用目前已知的技术来提高微处理器的速度而言，微处理器速度的极限正在迅速地被接近。因此，通过在处理器之间分担计算机任务来提高整体计算机速度的多处理器的使用，越来越受到关注。

多处理器的使用所关心的是创建在处理器之间进行通信的需要。实际上，在处理器之间可能有大量的通信，因而大量的时间花费在处理器之间的指令和数据传输上。在这种通信量相当大的情况下，为了完成该通信量而必须执行的每条额外指令都会在过程中放置一增量延迟，通过累加，过程中的延迟可能相当大。用于从一个计算机向另一个计算机传达指令或数据的传统方法包括首先将数据或指令存储在接收计算机中，然后对该数据或指令进行调用以执行(在为指令的情况下)，或对其进行操作(在为数据的情况下)。

减少在计算机之间以数据或指令形式传送、接收和然后使用信息所需的步骤的数目，是有帮助的。然而，就本发明人所知，没有现有技术的系统以有效的方式来简化上述过程。

而且，在现有技术中所公知的是，需要时常“获得计算机的注意力”。也就是说，有时尽管计算机可能正在忙于一项任务，但是可能发生另一项时间敏感的任务，使该计算机必须暂时从第一项任务转向该任务。这样的例子包括但不限于使用用户输入装置来向计算机提供输入的情况。在这种情况下，计算机可能需要根据该输入暂时确认该输入和/或作出反应。然后，计算机基于该输入，要么继续该输入之前进行的工作，要么改变其工作。尽管在这里使用外部输入作为例子，但是当ALU的注意力在计算机的内部方面之间存在潜在的冲突时，同样的情况也会发生。

当从I/O端口接收数据，或改变I/O端口的状态时，现有技术中有两种方法。一种是“轮询”端口，该方法包括以固定间隔读取端口的状态，以判断是否接收到任何数据，或是否发生了状态变化。然而，轮询端口消耗相当多的时间和资源，这些时间和资源通常可以更好地用作其它事情。一种更好的替代方法通常是使用“中断”。当使用中断时，处理器可以着手进行分配给它的任务，然后当如接收到字节或状态变化的事实所指示的那样，I/O端口/装置需要注意时，I/O端口/装置向处理器发送中断请求(IRQ)。一旦处理器接收到中断请求，它就结束它的当前指令，将少许内容置入堆栈，并执行适当的中断服务例程(ISR)，该中断服务例程可以将字节从端口上移走，并将该字节置入缓冲器。一旦ISR结束，处理器就返回它停止的地方。使用该方法，处理器不必要浪费时间来查看I/O装置是否需要被注意，该装置会仅在其需要被注意时才为中断提供服务。然而，由于存在与使用中断相关联的大量开销，所以在很多情况下，使用中断本身是远远谈不上被期望的。例如，每当发生中断时，计算机都不得不将与其先前尝试完成的任务相关的特定数据暂时贮存起来，然后载入关于中断的数据，而后一旦中断处理完毕，就要将在前的任务所需的数据重新载入。中断干扰了时间敏感的处理。从本质上来说，中断使时序不可预测。显然，期望的是减少或消除所有的这种时间和资料消耗开销。然而，现有技术中没有开发出缓和中断需要的方法。

传统的并行计算通常将若干计算机连接到串行通讯端口的数据路径或总线上。在这种布置中，各独立的计算机都被分配以地址。举例来说，在贝奥伍尔夫群集(beowolf cluster)中，独立的PC通过TCP/IP协议连接到以太网中，并被给定一地址或URL。当向一独立的计算机输送数据或指令时，这些数据或指令被放置在写有该计算机地址的包中。

有关的问题是在这种计算机中如何有效地向独立的计算机传输数据和指令。由于这种类型的计算机的架构不包括单独的可寻址计算机，所以这个问题更加困难。

发明内容

发明的一个方面提供一种计算机阵列，该计算机阵列中的各计算机通过计算机的数据总线链接端口链接到相邻的邻居，该阵列具有向目的地提供信息的工具，该目的地是该阵列中任意期望的一个计算机。该信息可以是数据和/或指令，所述指令例如由期望的一个计算机来实现的程序。在实施例中，向期望的一个计算机提供信息的工具是程序，在下文中称作爬虫，该爬虫携带信息，还预定义了从起点(即可能位于阵列边缘的预定计算机)穿过阵列到目的地的路线，该目的地是期望的一个计算机，并且沿着预定义的路线将自身从一个计算机复制到另一计算机。在期望的目的地计算机处，信息被提供给这个计算机。如果该信息是指令，则在这个计算机中实施该指令。