Принцип Ассоциативной обработки


Одним из принципов Неймана является хранение данных в ЗУ с линейной организацией, и что приводит к тому, что содержимое памяти носит субъективный характер, т.е. определяется самой программой. Это является узким местом архитектуры Неймана, так как ОП используется лишь для пассивного хранения данных.

Основной принцип ассоциативной обработки: приблизить обработку данных к месту их хранения, и тем самым решить проблему доступа к памяти.

Рассмотрим структурную схему АС:

Структурная схема АС

Рис.7.16. Структурная схема АС

СВВ – система ввода-вывода

АЗУ – ассоциативное запоминающее устройство

АЛУ – арифметико-логическое устройство

УУ – устройство управления

СК – счетчик команд

ПК – процессор команд

1-й блок — секция ввода-вывода, средняя секция — секцией памяти и обработки и последняя – командная секция. Эта структурная схема показывает нам, что обработка данных осуществляется в месте их хранения. В данном случае как-то разделена область для хранения данных и устройство для обработки данных, но нужно представить следующим образом: каждая ячейка (или группа ячеек) содержит некий обрабатывающий элемент – АЛУ. Понятно, что мы должны управлять этим процессом обработки и для этого служит УУ, которое управляет как ассоциативными ЗУ так и теми элементами, которые выполняют обработку данных. Понятно, что данные перед обработкой должны быть как-то поданы или записаны в ассоциативную память, для этого служит СВВ. Так как у нас бывают различные программы обработки, т.е. ПК, который управляет выборкой команд из ОП, понятно, чтобы знать какую команду выбирать текущей – должен быть СК. Т.е. обработка данных и обработка потока команд разнесены.

1). Данные из памяти выбираются по содержимому или части содержимого, а не по адресу, т.е. не используется линейная организация памяти для хранения данных.

2). Операция обработки осуществляется одновременно над несколькими элементами данных под управлением одной команды. Т.е. ассоциативные системы относятся к классу по Клину: одиночный поток команд и множественный поток данных. Особенность заключается в следующем: выборка идет не по адресу, а по содержимому этих данных.

3). Система команд должна предусматривать выборку значений указанного диапазона.

Свойства АС:

1). Данные из памяти выбираются по содержимому или части содержимого, т.е. отсутствует адресация ячеек памяти.

2). Операции обработки осуществляются одновременно над несколькими элементами данных под управлением одной команды.

3). Наиболее часто реализуемыми операциями является сравнение, максимум (max), минимум (min), попадание в интервал или между с заданием маскированных разрядов.

Замечание: Высокая стоимость ячейки памяти приводит к тому, что они редко являются полностью параллельными. Более распространены поразрядно-последовательные системы, в которых одновременно обрабатывается битовый или поразрядный срез, но разные битовые срезы обрабатываются последовательно.

Битовый срез – это совокупность разрядов всех ячеек АП.

Битовые срезы

Рис.7.17. Битовые срезы