(ПУ), объединены в единую вычислительную систему с помощью средств коммутации, обеспечивающих доступ каждого процессора к любому модулю памяти МП или к любому КВВ. В таких системах отказы отдельных уст- ройств влияют на работоспособность СОД в меньшей степени, чем в много- машинных. Каждый процессор имеет непосредственный доступ ко всем дан- ным, хранимым в общей оперативной памяти, и к периферийным, что позво- ляет не тратить дополнительные ресурсы на обмен информацией.

Специализированные СОД

Ориентация на заданный класс задач может быть достигнута также за счет создания специализированных вычислительных систем. Такие системы

позволяют добиться высокой производительности и высоких характеристик надежности при умеренных затратах оборудования. В специализированных системах используются процессоры со специализированными системами ко- манд, адаптивные схемы, гибко приспосабливаемые к решаемым задачам, в которых между процессорными элементами, модулями памяти и перифе- рийными устройствами соединения (т.е. связи) устанавливаются динамиче- ски в соответствии с потребностями каждой задачи. Специализированные вычислительные системы наиболее целесообразно использовать при реше- нии задач векторной и матричной алгебры, а также задач, связанных с интег- рированием дифференциальных уравнений, обработкой изображений, распо- знаванием значительных образов и т.д. Рассмотрим наиболее известные спе- циализированные вычислительные системы, являющиеся классическими.

а) Вычислительная система Унгера

Эта система предназначена для решения задач, типа распознавания значительных образов. Отличительная особенность таких задач состоит в том, что при их решении необходимо выполнить ограниченный перечень од- них и тех же операций над большими массивами чисел, задаваемых в виде матриц, причем для образования данного результата используются числа, на- ходящиеся в соседних ячейках матрицы.

Основными элементами проекта системы Унгера являются централь- ное устройство управления (например, ЖВМ с памятью большой емкости) и большое число одинаковых логических модулей, расположенных в узлах од- нородной сетки. Модули образуют однородную по функциональным связям структуру. Каждый модуль соединен с четырьмя такими же соседними моду- лями и, кроме того, - с центральным устройством управления и внешним ис- точником информации. Число модулей может теоретически изменяться от

нескольких сотен до нескольких десятков тысяч без изменения логической структуры системы. Каждый модуль представляет собой одноразрядный

двоичный сумматор накапливающего типа с соответствующими логическими элементами и одноразрядными запоминающими ячейками, обеспечивающи- ми выполнение заданного набора элементарных операций. В ходе решения задач все логические модули одновременно выполняют одну и ту же опера- цию. Иными словами, вычислительный процесс в системе Унгера представ-

7

ляется в виде большого числа параллельных ветвей, содержащих 100% ак- тивных модулей, что существенно увеличивает производительность системы.

б) Вычислительная система Соломон

Эта система также предназначена для решения задач, допускающих одновременное выполнение одной и той же операции над множеством чисел. Т.е. при решении этих задач вычислительный процесс может быть организо- ван также в виде большого числа одинаковых параллельных ветвей, но в от-

личие от задач распознавания зрительных образов необходимо выполнять гораздо больший набор операций с многоразрядными числами, что требует памяти большей емкости для хранения исходных данных, промежуточных и окончательных результатов.

Система Соломон теоретически представляет собой набор из 1024 од- нородных и одинаково соединенных в матрицу модулей. Все модули связаны с центральным устройством управления. Каждый из них состоит из арифме- тического устройства последовательного действия и двух блоков ОЗУ. В

один и тот же момент времени все модули могут выполнять одну операцию над числами, хранящимися в ячейках ОЗУ с одинаковыми адресами. Но при этом не все модули могут быть активными, т.е. часть из них может оставать- ся в пассивном состоянии, что определяется командами центрального уст- ройства управления. Система Соломон по сравнению с системой Унгера име-

ет более высокую производительность в основном за счет экономии времени при обращении к ОЗУ (в том числе ассоциативного типа).

в) Вычислительная система Холланда

Эта система предназначена для решения задач, допускающих пред- ставление вычислительного процесса в виде большого числа как одинаковых, так и различных параллельных ветвей. Поэтому в такой системе одновремен- но может выполняться не одна, а целый ряд различных программ.

Система представляет собой матрицу одинаковых модулей, каждый из которых реализует не только функции выполнения операций, но и функции управления ходом вычислений. В каждом такте вычислений число активных модулей может быть произвольным, что позволяет одновременно выполнять несколько различных программ. Модули достаточно просты, т.к. емкость их памяти невелика, а набор выполняемых операций ограничен.

Из рассмотрения всех трех типов вычислительных систем можно сде- лать вывод, что все они являются проблемно ориентированными, т.к. пред-

назначены для решения задач определенного класса или ориентированы на решения конкретных проблем. Они действительно имеют существенно большую производительность при тех же или меньших затратах оборудова- ния, что и универсальные, но только при решении того класса задач, для ко- торого создавались. В дальнейшем в курсе будут рассматриваться и другие структуры построения и способы реализации специализированных вычисли- тельных систем.

8