Вопрос32 Матричный процессор

Наиболее распространенными из систем, класса: один поток команд - множество - потоков данных, являются матричные системы, которые лучше всего приспособлены для решения задач, характеризующихся параллелизмом независимых объектов или данных. Организация систем подобного типа на первый взгляд достаточно проста. Они имеют общее управляющее устройство, генерирующее поток команд и большое число процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждая свой поток данных. Таким образом, производительность системы оказывается равной сумме производительностей всех процессорных элементов. Однако на практике, чтобы обеспечить достаточную эффективность системы при решении широкого круга задач необходимо организовать связи между процессорными элементами с тем, чтобы наиболее полно загрузить их работой. Именно характер связей между процессорными элементами и определяет разные свойства системы.

Структура матричной вычислительной системы "SOLOMON"

Система SОLOМОN содержит 1024 процессорных элемента, соединенных в виде матрицы: 32х32. Каждый процессорный элемент матрицы включает в себя процессор, обеспечивающий выполнение последовательных поразрядных арифметических и логических операций, а также оперативное ЗУ, емкостью 16 Кбайт. Длина слова - переменная от 1 до 128 разрядов. Разрядность слов устанавливается программно. По каналам связи от устройства управления передаются команды и общие константы. В процессорном элементе используется, многомодальная логика, которая позволяет каждому процессорному элементу выполнять или не выполнять общую операцию в зависимости от значений обрабатываемых данных. В каждый момент все активные процессорные элементы выполняют одну и ту же операцию над данными, хранящимися в собственной памяти и имеющими один и тот же адрес.

Д альнейшим развитием матричных процессоров стала система ILLIАC-4, разработанная фирмой BARRОYS. Первоначально система должна была включать в себя 256 процессорных элементов, разбитых на группы, каждый из которых должен управляться специальным процессором. Однако была создана система, содержащая одну группу процессорных элементов и управляющий процессор. Система работала с быстродействием = 200 млн. операций в секунду. Эта система в течение ряда лет считалась одной из самых высокопроизводительных в мире.

В начале 80-х годов в СССР была создана система: ПС-2000, которая также является матричной. Основой этой системы является мультипроцессор - ПС-2000, состоящий из решающего поля и устройства управления мультипроцессором. Решающее поле строится из одного, двух, четырех или восьми устройств обработки, в каждом из которых - 8 процессорных элементов. Мультипроцессор из 64 процессорных элементов обеспечивает быстродействие = 200 млн. операций в секунду на коротких операциях.

Вопрос33 Упрощенные схемы коммутаторов: а) матричного; б)— каскадного

Вопрос34 Приведите упрощенные схемы архитектур с одиночным потоком команд

а — ОКОД; б — ОКМД

Вопрос35 Приведите упрощенные схемы архитектур с множеством потоком команд

а — МКОД; б —МКМД

Такт - промежуток времени от начала одного импульса синхронизации до начала следующего за ним импульса.

Тактовая частота - техническая характеристика отдельных устройств компьютера, которая равна количеству тактов, управляющих работой устройства, в единицу времени.

Единица измерения тактовой частоты - герц, равный одному такту в секунду.

Вопрос36 Какие методы параллельной обработки Вы знаете? На усовершенствование каких характеристик процессоров направлены какие методы?

Метод совмещения независимых операций (СО) направлен на уменьшение времени решения задач за счет совмещения выполнения независимых (по данным и по управлению) операций/функций. Метод обеспечивает возможности увеличения быстродействия и производительности вычислительных систем.

Кодово-матричный метод (КМ) обеспечивает уменьшение времени решения задач и увеличение тактовой частоты обработки данных (за счет уменьшения времени выполнения операций/функций при переходе к представлению обрабатываемых данных двух - многорядными кодами или кодовыми матрицами). Применение этого метода обеспечивает повышение быстродействие и производительность ВС.

Метод конвейерной обработки (КО) обеспечивает увеличение тактовой частоты обработки данных за счет разделения задачи на фрагменты и временного совмещения выполнения различных фрагментов, относящихся к различным смежным наборам входных данных задачи; одновременно с этим возрастает время решения задачи для каждого конкретного набора входных данных

Декомпозиционный метод (ДК) обеспечивает возможности дальнейшего (по сравнению с конвейерной обработкой) увеличения тактовой частоты за счет частичного временного совмещения процессов конвейерной обработки ряда смежных наборов входных данных задачи

Метод смеси алгоритмов (СА) обеспечивает возможность достижения 100% - ой загрузки оборудования за счет одновременной реализации подмножеств операций/функций, относящихся к различным алгоритмам смеси совместно выполняемых задач.