Загрузка...

Синхронные системы обработки данных. Векторно-конвейерные, векторно-параллельные, ассоциативные и систолические системы.


СОД — комплекс аппаратных и других средств предназначенных для механизации и автоматизации обработки информации

Векторно-конвейерные СОД.

М-регистр масок, V-векторные регистры, Т-буферные регистры, S-скалярные регистры, В-буфера, А-адресные.

Векторно-конвейерные СОД

Каждая операция разбивается на несколько этапов и выполняется по конвейерному принципу Скалярные операции 2-3 стадии, Сложение с плав точкой (ПТ) 6 стадий, Умножение с ПТ — 7 стадий, 1/Х — 14 стадий. Расслоение памяти на 16 частей. Длина команды а) 16 бит при REG®REG б) REG®MEM

Всего 12 конвейерных устройств разбитых на 4 секции

Существует специальная команда настройки конвейера, позволяющая формировать нужный конвейер для каждого вычисления, так чтобы результаты и данные не передавались от ступени к ступени (зацепление операции) — мультиплексный конвейер.

Существует 2 способа организации конвейерных вычислений: а) Сцепление б) Распределение. Сцепление данных происходит с помощью настройки конвейерных устройств (коммутация конвейера). Распределение четные элементы идут на первый конвейер, нечетные — на второй.Сцепление векторов не используется если порядок формирования элементов промежуточного вектора не соответствует порядку их обработки на следующей операции Распределение используется когда есть несколько однотипных ОУ, подключенных параллельно.(Одна команда реализуется несколькими конвейерами).

Распределение

Векторно-параллельные СОД

Векторно-параллельные СОД. Матричные системы относятся к векторно-параллельной организации обработки данных. Относятся ко второму типу СОД – одиночный поток команд множественный поток данных.

Принцип матричной обработку: несколько процессорных элементов (обрабатывающих устройств) одновременно выполняют одну и ту же операцию, но на каждую из них поступают свои данные и снимается свой результат.

Разные ПЭ должны выполнять разные операции. Используется режим маски. Прием команд от управляющего процессора осуществляется только в том случае, если специальный триггер маски сброшен в 0, процессорный элемент незамаскирован (т.е. участвует в операции).

В ПЭ используется множество триггеров (разрядов) маскирования, триггера условия (признаки: переполнение, перенос, знак нуля), предусматривается наличие стека признаков используемого для выполнения цикла.

Систолические системы СОД

Систолические системы СОД. Эта система, в которой отсутствует сохранение в памяти промежуточных данных. реализуется систолической матрицей (матрицей ПЭ) в которой соседние элементы объединены прямыми и обратными связями образующими конвейер. По этим конвейерам как бы “прокачиваются” операнды, т.е. каждый элемент данных извлекается из основной памяти и ритмически продвигается по матрице ПЭ, прежде чем опять попадёт в память. Преимущества :1) Минимальное количество обращений к основной памяти; 2) Облегчается решение проблем ввода-вывода (вследствии уменьшения конфликтов доступа к основной памяти); 3) Минимизация связей между процессорными элементами, за счет регулярности потоков данных; 4) Эффективно используются возможности технологии СБИС за счёт регулярности структуры. Проблема систолической обработки: 1) Для каждой задачи необходимо найти соответствующие систолические алгоритмы и отобразить в систолическую структуру; 2) Не каждую задачу можно решить с помощью систолической обработки.

Систолическую обработку можно использовать для решения тех задач, которые имеют ярко выраженную рекурентность и рекурсивность. Замечание: Систолические алгоритмы найдены для широкого спектра задач числовой обработки, обработки сигнала и символьной обработки. (Дискретное преобразование Фурье).

Ассоциативные СОД

Ассоциативные СОД. Основная память составляет значительную долю ресурсов ВС и используется только для пассивного хранения данных. это узкое место по Неймановской архитектуре. Принцип архитектуры ассоциативных систем заключается: к приближению обработки данных к месту их хранения, тем самым решается проблема к доступа к основной памяти.

Свойства ассоциативной обработки: 1)данные выбираются из памяти по содержимому, а не по адресам, 2) операции обработки осуществляются одновременно над несколькими элементами данных под управлением одной команды.

СВВ-система вв/вывода, АЗУ-ассоциативное ЗУ, которое совмещено с АЛУ, АЗУ-устройство, которое хранит данные не по адресам, а по содержимому.

Загрузка...