нии «единица». Далее подобные операции повторяются со вторым, третьим и т.д. разрядами ячеек ЗМ, пока не будет произведено сравнение со всеми дей- ствующими разрядами регистра РАП. После этого состояние «единица» ос- танется только в тех разрядах регистра индикаторов адреса, которые соответ- ствуют ячейкам запоминающего массива, содержание которых полностью совпало с действующим содержанием регистра РАП.

Содержимое сравнившихся ячеек ЗМ после этого передается на обра- ботку процессорным элементам. Таким образом, время поиска данных в ЗМ по ассоциативному признаку совершенно не зависит от числа ячеек запоми- нающего массива, в то время как в адресных ЗУ всегда происходит опрос всех ячеек независимо от адреса поиска.

Запись данных в ЗМ

Такая запись реализуется без указания адреса ячейки ЗМ. Обычно один из разрядов всех ячеек используется для указания их занятости (например, первый). В этом случае, если в ячейку записаны данные, ее разряд занятости равен, например, единице, а в противном случае – нулю. Перед записью дан- ных в разряд занятости регистра РАП записывается единица и вышеуказан- ным способом сравнения определяются все свободные ячейки, в одну из ко- торых устройство управления помещает новую информацию, изменяя на «1» содержание разряда занятости. Кроме указанного способа в ассоциативных ЗУ допускается и прямая адресация данных, что позволяет комбинировать с ними наиболее удобным образом, особенно при работе м периферийными устройствами. Кроме того, при использовании ассоциативных ЗУ упрощает- ся программирование, они позволяют также осуществлять поиск данных, на- пример, по признакам больше или равно, меньше или равно и т.д.

Способ процессорной обработки данных в ассоциативных вычисли- тельных системах можно представить рисунком 34.

Рис. 34

Для последовательной разряд за разрядом обработки данных с каждой ячейки предусматривается индивидуальный процессорный элемент. Все ПЭ при этом работают одновременно по одной команде, выдаваемой устройст- вом управления.

Наиболее характерной из ассоциативных вычислительных систем явля- ется американская система STARAN, документация которой предусматрива-

47

ет возможность установки до тридцати двух модулей, представленных на рис. 34. Эта система снабжена памятью с многомерным доступом, как пораз- рядно, так и пословно. Ее ассоциативный модуль ЗУ представляет собой квадрат из 256 слов по 256 разрядов каждое. Для обработки данных модуля предусмотрены 256 процессорных элемента.

Функционально распределенные вычислительные системы

Рис. 34

Принцип структурной организации таких вычислительных систем мо- жет быть представлен американской системой SYMBOL (рис. 34), являю- щейся одной из первых систем этого типа. А в принципе состав их процес- соров зависит от класса решаемых задач, т.к. решение каждой задачи распре- деляется между ними. Мы собирались в начале нашего курса рассмотреть другие возможные структуры построения специализированных вычисли- тельных систем и в этом разделе реализуем это намерение.

Многопроцессорные вычислительные системы, построенные на основе разнотипных процессоров, каждый из которых ориентирован на реализацию определенных функций, называется функционально распределенными вы- числительными системами.

Представляемая рисунком 34 функционально распределенная система SYMBOL состоит из совокупности восьми процессов, имеющих индивиду- альные памяти, и из основной системной памяти. Ядро системы (магистраль) обеспечивает информационное сопряжение всех устройств. Оно реализовано

48

ввиде системной шины, что позволяет каждому процессору обмениваться данными с любыми другими процессорами и основной системной память.

Работой всей системы управляет супервизор. Он координирует работу остальных процессор, создавая очереди заявок к ним и распределяя процес- соры между задачами или частями одной большой задачи.

Транслятор обеспечивает перевод операндов с конкретного входного языка на машинный язык.

Центральный процессор реализует обычные функции: выборку команд, а также арифметические и логические операции.

Всистеме используется основная системная память, работа которой обеспечивается процессором управления памятью, обрабатывающему заявки от других процессоров на запись и чтение данных произвольной структуре.

Управление вводом-выводом данных возложено на процессор управле- ния каналами, к которому через каналы передачи данных подключены и внешние устройства.

Редактирование и преобразование данных обеспечивается процессором сопряжения.

Восстановитель памяти обеспечивает корректность данных, хранимых

всистеме.

Следует указать, что указать в нашей стране функционально распреде- ленные системы нашли широкое применение, особенно в военной области, реализуя большие системы обработки данных и управления.

Некоторые детали структурной организации вычислительных систем с перестраиваемой структурой

Такие системы строятся на основе процессорных элементов (ПЭ), реа- лизующих следующие функции:

-Обработку данных, сводящуюся к обработке логических и числовых значений, представленных в виде целых и действительных чисел, а также строй символов.

-Управление вычислительным процессом, обеспечивающее взаимо- действие каждого процессорного элемента с ансамблем таких же ПЭ, реали- зующих процесс, и с системой в целом.

-Установление соединений с другими ПЭ, участвующими в решении

задачи.

-Передачу данных между процессорными элементами для обеспече- ния вычислительных процессов.

С учетом этих функций процессорные элементы (ПЭ) были реализова- ны как совокупность трех процессоров (рис 35): обрабатывающего (ОП), управляющего (УП) и коммутационного (КП).

Коммутационный процессор обеспечивает обслуживание нескольких (обычно до шести, как на рис. 36) каналов передачи данных, реализуя с их помощью перестройку структуры матричных вычислительных систем.

49

Рис. 36

Основные проблемы в организации вычислений в системах с пере-

страиваемой структурой связаны с обеспечением параллелизма вычислений и распределенного децентрализованного управления процессами и ресурсами. Эти проблемы плохо поддаются универсализации и формализации. Связано это с обеспечением высокой степени надежности системы, из-за чего не должно быть выделено модуля (даже зарезервированного), на который возла- гается задача централизованного управления функционированием вычисли- тельной системы. Поэтому не расстраивайтесь, у Вас есть широкое поле дея- тельности для идей. Дерзайте!

50