hardware)和纹理处理集群(TPC)以进行处理。该行为实际上将主机进程中断为分别通过单独的TPC处理的多个分段。TPC输出导致与线程处理器按特定路线发送到相关联的帧缓冲存储器的隔离的子进程相关联的排序的像素值块。以该方式，像素值块以人类可读的格式与视频显示器对齐。光栅操作处理器(ROP)对帧缓冲像素值进行最后的修整。从存储器的角度，该设备中的指令存储器被确定为根据该设备的设计，并驻留在线程发射、TPC和ROP硬件的内部。数据从主机传递，并储存在FB存储器中。在该配置中，其中数据和指令存储器分离的是改性的哈佛架构。
[0037]可以应用图10中示出的异质系统类型来解决一般的计算问题。CPU/GPGPU应用程序计算的基本过程与图形卡相同，附加了到CPU和存储器的双向总线。
[0038]图11示出了 TPC模块和GPGPU的基本过程流程。示出了两种类型的处理单元，sp36和tp 37。流处理单元(sp)和特殊功能单元(SPU) 38处理数学。纹理处理单元(tp)处理纹理。所有的sp单元对单个周期都执行相同的功能，用作处理多个值的单个处理器。tp单元可以说是一样的。互联网络39从主机和输入组装器经由线程处理器按特定路线发送数据信息请求。TPC过程引擎生成它们的地址空间，互联网络进行TPC地址空间与单独的ROP和共享的存储器之间一对一的映射。ROP和共享的存储器(L2) —起称为共享的并行存储器。当用作通用计算机时，帧缓冲器40称为全局存储器，并通过经由永久连接的共享存储器传输顺序网格进行通信。存储器配置仍然是改性的哈佛架构，其中来自主机的数据通过输入组装器处理，并传递到TPC以用上述相同的方式进行进一步处理。使用GPU设备来解决一般的计算问题，数据信息被传递到主机以进行存储或进一步处理。
[0039]网格计算:
[0040]网格计算是指组合来自多个管理域的计算机资源的术语，传统上每个域都是DID以达到共同目标。网格可以认为是一种具有涉及大量的独立系统DID的非交互式工作负载的分布系统。它是以相关方式共享计算资源，类似于天然气网管或电网共享资源以传递服务给消费者。
[0041]例如，电的消费者打开电灯，并消费来自电源的电力，该电力看起来是按需出现的，你为你所使用的电力付钱。电灯泡不需要使用系统的全部容量，附接到该相同网格的其他人共享网格资源。在网格计算的情形中，将资源划分为“前端”和“后端”是有用的。前端类似消费者，他的灯正在使用网格资源，后端类似水坝、发电厂、传输线和提供资源给电灯的控制系统。在计算机术语中，后端网格计算是指包括计算/计算机资源、存储资源和将信息从资源按特定路线发送到资源的控制系统的各种计算系统。前端是请求后端服务完成任务、算法或其他请求的资源用户，PC或MAC。
[0042]计算网格上的每个设备都用单独的计算资源域表示，通常是DID。有很多这样的资源域，当前端用户使用网格计算执行应用程序时；组合来自多个系统DID的计算机资源的组合来达到共同目标，并形成单一进程域。该组合可以或不可以同时发生。该进程域的融合通过请求网格资源的前端用户和创建请求的后端用户实现。资源共享并非主要是文件交换，而是根据网格用户指出解决和资源中介策略的一系列合作问题要求，直接访问计算机、软件、数据和其他资源。该共享规则定义的一组个人和/或机构形成使用单一进程域DID的、称为虚拟组织的东西。
[0043]云计算
[0044]参见图12，示出了通常称为云计算机的网格计算机的几个变型。这些计算机在包括但不限于云、志愿者、网络、效用等是可用的。有私有和公共云、混合云、社区云等。网格计算的一个问题是安全性。担忧失去对敏感数据的控制，如密码、电邮或文件信息，以及超越前端用户的管理控制的匿名操作者拥有的远程存储内核缺乏安全性对网格计算来说都是冋题。
[0045]集群计算
[0046]集群计算被定义为链接通常经由局域网作为单元一起工作，共享计算资源，如公用盘空间、电能和网络联网的两个或更多的计算机。它与网格计算机类似，但是用集群计算，集群内所有的资源都是专用、紧密耦合和本地连接的。集群计算中有两种基本的存储器模型，图13和14示出的并行和分布式模型。
[0047]参见图13，并行存储器模型具有永久附接到处理器的存储器。执行普通任务所需的信息通过处理器通信传递。这种类型的集群共享的特征在于，两个或更多CPU 41共享公用存储器42。它也称为公用存储器架构或共享存储器架构。该布置与上面描述的多核CPU或GPGPU类似。该布置涉及将若干处理器的总线连接在一起，使得所有的存储器对共享总线上全部的处理器都是可用的，或仅处理器间通信共享公用总线。共享的存储器系统通常使用单一的操作系统运行，主处理器对共享存储器进行分区，若干从处理器工作在其相应的分区；或者所有的处理器都运行具有公共的仲裁存储器和进程表的操作系统的单独副本。
[0048]图14示出了分布式集群存储器配置。若干计算机实体43，每个都运行它们自己的操作系统，联网在一起。并行通过父节点将子进程传递给另一联网的实体实现，在该另一联网的实体中，完成的进程将结果传递回父实体。
[0049]分布式和并行集群系统两者共享物理连接的公共资源。这些共享的资源扩展超越图13和14中的存储器模型以共享周边设备，如盘空间、联网资源、电能等。这些资源联网在一起形成集群。物理实现为一种或多种网络拓扑和协议。这些拓扑包括:点到点、总线、星形、环形、网状、树状、混合、菊链。列出的每种类型的一些变型是集中式、分散式、局域的、广域的、逻辑的和物理的。当应用到集群技术时，每个系统都使用网络配置在系统之间发送信号或发送信号到公共资源。
[0050]—种这样的网络称为交换式结构(switched fabric)。图15示出了网状拓扑并被配置为同步容错系统的交换式结构网络。例如，主机44请求来自资源2的服务，取决于主机I如何请求资源，该处理通过交换机45或交换机46执行。如果一个交换机故障，那么所有的数据流量以特定路线通过剩下的交换机。当两个交换机正常工作时，系统是容错的，然而，当一个交换机故障后，该系统不再是容错的，直到故障的交换机修复。
[0051]图16示出了称为Clos网络的另一种网络。Clos网络是在集群联网中已经看到应用的多级电路交换网络。该网络的特征在于，中级纵横交换机49能够动态地将信号按特定路线在主机47和资源48之间发送。例如，主机I请求来自资源2的服务，取决于主机I如何请求资源，该处理通过交换机I或交换机2执行。如果一个纵横交换机故障，那么所有的数据流量以特定路线通过剩下的纵横交换机。当所有的纵横交换机都正常工作时，系统是容错的，然而，当一个交换机故障后，该系统不再是容错的，直到故障的交换机修复。
[0052]除了上述传统的架构之外，还有更多，相当多的可以列举。它们都有一个共同点；所有的进程和子进程都由在其范围是处理器的地址空间的处理器的参考帧定义的一个DID内运行的处理器单元启动。在一些情况下，父进程可以将子进程传递到另一 DID，以进行子处理。子进程的DID是另一独立的域，它的范围由运行子进程的处理器单元的地址空间定义。甚至在共享存储器的计算机架构中，参考帧也由只在地址空间内的数据和指令上运行的处理器的地址空间定义，并且此构成一个域，数据和指令域(DID)。
[0053]MM架构具有动态定义和重新定义数据和指令信息地址空间的能力。这可以消除冯.诺依曼和哈佛架构之间的区别，因为这两个架构都在处理单元方面定义它们的地址空间。MM架构在逻辑上定义地址空间；使得存储器的物理位置无关，并超越中央处理单元的范围。而且，在冯?诺依曼和哈佛架构中，处理单元或从处理单元发出的进程对何时以及如何运行它们的进程进行调度。MM架构使用一个或多个MM处理器以对在DID中运行的从处理器单元(SPU)上的进程进行调度。MM算法对进程的所有请求进行处理和调度。而且，在所有的架构中，信息在沿预定通路的、遵循全部设备所共用的周期信号并定义通信状态的组件之间交换。在MM架构中，这些通路由MM处理器确定，周期信号对MM设备是共用的，使得在设备之间同步地交换信息。
【发明内容】
[0054]根据本发明的元指导器(MM)架构包括至少两个参考域。一个域DID处理包括数据和指令的处理信息，MM域(可替换地，称为“指导器域”)根据需要动态定义并重新配置DID的地址空间。此外，MM域包含用于DID的数据和指令，对DID中的处理器执行的进程进行调度，并根据预先存储在MM缓存中、可由MM处理器访问的规则集监视DID。如下面更详细说明地，规则集建立对DID进程和事件不变的准则和限制，规则被设计为防止出现故障和受到恶意软件侵害。
[0055]在此说明书和权利要求中使用的术语的定义:术语“集合”的意思是数量一个或多个但不包括空集。术语“子集”的意思是集合的一些或全部成员。术语“元信息”是指指导器处理器用于如本文所述进行指导的数据、算法和规则集。术语“指导”的意思是在MM域中应用和使用元信息以本文所述的方式动态地监视、控制、配置和重新配置DID。指导的示例包括但不限于:根据元算法创建抽象和虚拟化，并执行元规则集。其他术语的定义可以在说明书、权利要求和附图中找到。
[0056]根据本发明的丽架构使得可以动态地构建包括DID和指导器域的计算机系统。DID —般地包括只在DID中运行的一组处理器，以及可在DID中操作的一组存储器。指导器域(也称为MM域)一般地包括元信息、包含元信息的指导器域存储器、包括对指导器域存储器的访问的一组指导器域处理器，以及提供DID中该组处理器和存储器之间通信的一组指导器交换机，该组指导器交换机与该组指导器域处理器配合以根据元信息指导所有的所述通信。该组DID处理器可以包括具有冯?诺依曼、哈佛、改性的哈佛或数据流架构的一个或多个处理器。该指导进一步包括接收系统中断和将中断服务进程选择性地分配给DID处理器和存储器，抽象系统输入和输出活动。指导器交换机一般地包括DID处理器和DID存储器之间可动态配置的通信通路，以及与指导器域处理器配合以根据需要根据元信息选择性地配置和重新配置通信通路的交换机。
[0057]在另一优选实施例中，指导在处理器核一级进行。在此实施例中，指导包括将正传输到或正从一个或多个核缓存，例如指令缓存、数据缓存、二级和三级(L2和L3)缓存，传输的信息虚拟化。指导器交换机提供核和这些缓存之间的通信通路，指导器交换机与指导器域处理器配合以根据包含在MM缓存中的元信息指导所有这样的通信。在另一类似的涉及多个核的实施例中，有两个MM。有指导指令总线和数据总线之间的所有通信的MM，以及L2缓存，与前面的实施例类似，但另外还有放置在每个核的控制单元和算术逻辑单元之间的核指导器交换机。核MM处理器与核指导器交换机配合以指导核的控制单元和相应的算术逻辑单元之间的通信。优选地，两个MM通信以进行协作。
[0058]在另一实施例中，多个DID处理器核被分隔成多个块。每个块的每个核都包含指令和数据缓存。每个块都包括块元信息、用作指令和数据缓存的虚拟L2缓存的块MM存储器、块指导器域处理器和块指导器交换机。优选地，块指导器域处理器与块指导器交换机配合根据块元信息为每个块将L2缓存虚拟化为至少多个分区。此外，该实施例还包括一组DID存储器、与所有块相关的整体元信息、包括对整体元信息的访问的整体指导器域处理器、提供所有的块和该组DID存储器之间通信的整体指导器交换机，以及所有的块和整体指导器交换机之间的通信链路。
[0059]在涉及多个DID处理器或核的系统中，指导器域的优选实施例包括:第一存储器，包含可由用作规则服务器的第一处理器访问的一组主规则；一组第二处理器，每一个指导该多个DID处理器的一个子集；一组第二存储器，可由对应的第二处理器访问，每一个第二存储器都包含与其对应的第二处理器正在进行的指导相关的规则子集。在此情况下，第一处理器将相关的子集提供给第二存储器。
[0060]在另一优选实施例中，有多个计算机子系统，每一个都包括DID和MM域。每一个DID都包括一组DID处理器和一组DID存储器。每一个MM域都包括元信息、指导器域处理器、与指导器域处理器配合以根据元信息指导DID处理器和DID存储器之间的所有通信的指导器交换机、用于在多个计算机子系统之间的DID中传输信息的通信链路，以及用于在多个计算机子系统之间的元指导器域中传输信息的通信链路。该实施例还可以包括多个传感器，每一个都与多个计算机子系统通信，多个显示设备中的每一个都与多个计算机子系统通信。
【附图说明】
[0061]图1是传统冯.诺依曼计算机系统的功能图。
[0062]图2是示出传统冯.诺依曼架构的维恩图。
[0063]图3是示出虚拟化配置的传统冯.诺依曼架构的维恩图。
[0064]图4是传统哈佛计算机系统的功能图。
[0065]图5是示出传统哈佛架构的维恩图。
[0066]图6A是示出控制流程序和标记令牌程序之间的区别的流程图。
[0067]图6B是传统标记令牌架构的功能图。
[0068]图7是示出传统微处理器架构的功能图。
[0069]图8A和8B是示出传统双核CPU架构的功能图。
[0070]图9是示出传统64核CPU架构的功能图。
[0071]图10是示出传统GPGPU架构的功能图。
[0072]图11是示出传统GPGPU处理流程的流程图。
[0073]图12是示出传统云系统架构的流程图。
[0074]图13是示出传统并行集群存储器架构的功能图。
[0075]图14是示出传统分布式集群存储器架构的功能图。
[0076]图15显示了示出传统交换式结构架构的功能图。
[0077]图16是示出Clos网络决策块的功能图。
[0078]图17是示出元指导器控制的多从处理器系统的功能块图。
[0079]图18是示出根据该发明被包括在冯.诺依曼式计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0080]图19是示出根据该发明被包括在哈佛式计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0081]图20是示出根据该发明的元指导器架构的维恩图。
[0082]图21是更详细地示出根据该发明被包括在具有可编程中断定时器的单个处理器，单个存储器计算机系统中的元指导器交换机的功能块图。
[0083]图22是示出根据该发明被包括在包括多个从处理单元(SPU)的计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0084]图23和24是示出在数据流架构的情形中根据该发明被包括的并设置在处理单元和存储器与相关的存储器和周边设备之间的元指导器和元指导器交换机的功能块图。
[0085]图25是示出根据该发明被包括在标记令牌数据流架构中的元指导器和元指导器交换机的功能块图。
[0086]图26是示出根据该发明被包括在多个CPU异质架构中的元指导器和元指导器交换机的功能块图。
[0087]图27是示出根据该发明被包括在图7的计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0088]图28是示出根据该发明以不同的方式被包括在图7的计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0089]图29是示出具有可动态重新配置的CPU的元指导器的功能块图。
[0090]图30A和30B分别是示出根据该发明被包括在具有一个和两个CPU核的计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0091]图31是示出根据该发明被包括在具有八个CPU核的计算机系统中的元指导器的功能块图。
[0092]图32是示出根据该发明被包括在具有多个CPU核的计算机系统中的元指导器的功能块图，但元指导器在核的外部。
[0093]图33是示出根据该发明被包括在A CPU背景中的元指导器的功能块图。
[0094]图34、35和36示出了根据该发明被包括在网格计算系统中的元指导器的功能块图。
[0095]图37示出了根据该发明被包括在集群计算系统中的元指导器的功能块图。
[0096]图38示出了根据该发明被包括在并行配置中的元指导器的功能块图。
[0097]图39示出了根据该发明被同时包括在并行和分布式模型(PDM)两者中的元指导器的功能块图。
[0098]图40示出了根据该发明连接到公用组件的两个元指导器的功能块图。
[0099]图41是示出根据图40的元指导器系统的输出的表格和曲线图。
[0100]图42是示出根据图40的元指导器系统的输出的更多表格。
[0101]图43示出了用来定义元指导器系统的数学技术，如方差或神经网络分析。
【具体实施方式】
[0102]参见图17，以块的形式示出了使用用“SPU控制交换机”表示的虚拟化交换机的基本的元指导器(MM)。这里公开的该MM架构与美国专利7，484，032B2中涉及的专利类似，但明显更新颖。图17还示出了用于交换机、丽CPU、丽缓存、路由表和保持活跃控制器的逻辑控制。包括有MM中央处理单元(MM CPU) 50，它可以是操作用来执行该功能的单个设备或一系列设备。MM甚至可以以状态机实现。根据这里公开的本发明，MM CPU工作在MM域中，并运行监视、存储和控制与机器有关的所有事件的监督算法。它将线程调度到从处理单元(SPU)阵列51，监测它们的进程，而且可以检测故障信号。它对系统和I