Несколько одинаковых ПЭ одновременно выполняют одну и туже команду, но на каждый из которых поступает свой набор данных. Коммутационная сеть используется тогда, когда необходимо организовать передачу промежуточных данных между процессорами без их сохранения в основной памяти. Этим матричные системы схожи с историческими.

Заданы 2 матрицы А и В. Вычислить матрицу С, которая равна поэлементной сумме этих матриц: С=А+В. Элемент ij матрицы С есть сумма соответствующих элементов матриц А и В: cij=aij+bij , где i=1..m, j=1…n. a) Пусть имеется mxn матричных процессоров. Элементы матриц А и В записываются в соответствующие ПЭ. Номер ПЭ соответствует индексу элементов матриц.

Запишем, что мы хотим вычислить Для решения этой задачи нам не уйти от задания различных команд различным ПЭ. В данном случае здесь выполняемая команда зависит от данного, имеющегося в локальной памяти ПЭ.

Состоит из 8 модулей, управления каналом и мониторной системой.

Проблема пассивного хранения данных Эта проблема состоит в том, что данные хранятся на достаточно большом расстоянии от места где обрабатываются и там где они хранятся ничего не происходит кроме хранения. Эту проблему принято называть проблемой пассивного хранения данных, то есть данные находятся далеко от места обработки и при своем хранении с ними ничего не происходит.

Приближение обработки данных к месту их хранения, что позволяет решить проблему доступа к памяти. Обобщенная структурная схема ассоциативной ВС

1. Данные из памяти выбираются по содержимому или части содержимого, а не по адресу, то есть не используется линейная организация памяти для хранения данных. 2. Операция обработки осуществляется одновременно над несколькими элементами данных под управлением одной команды. То есть ассоциативные системы относятся к классу по Клину: одиночный поток команд и множественный поток данных. Особенность в Читать далее

Идея здесь проста. Мы знаем, что каждое слово, которое может быть записано в ячейку АЗУ может быть разделено на разряды. Число разрядов, предположим, ограничено и равно m. Может быть есть смысл не обрабатывать сразу параллельно все m разрядов для ассоциативного поиска, а этот процесс разделить на m частей, т.е. обрабатывать разряды последовательно, но параллельно по Читать далее

В ассоциативных системах формат слова(данных) имеет два поля: поле данных и поле тега. В поле тега находятся управляющие данные (тип, индекс и т.д.). Ассоциативной обработке подвергается только поле тега. Поле данных обрабатывается традиционным способом. Поиск требуемого слова (слов) осуществляется путем обработки битовых срезов поля тегов. Возможен множественный отклик, когда в регистре отклика несколько разрядов содержат Читать далее

Проблема, решаемая в систолических и волновых системах – это проблема доступа к ОП. Это решается следующим образом: мы извлекаем операнд и не возвращаем его в ОП пока мы его до конца не обработали. Мы извлекаем сразу массив данных и пропускаем его через совокупность устройств обработки не возвращая в ОП. Принцип систолической обработки: выполнение всех стадий Читать далее

По своей сути систолические структуры – это системы синхронной обработки данных. Для них используется единая система тактовых сигналов, то есть пульсация и продвижение данных происходит согласованно. Если на один элемент поступила порция данных, то только следующий такт меняет одну входную порцию на другую, причем это происходит по всей матрице одновременно. Но иногда, когда мы будем Читать далее

a) Использование локальной памяти в ПЭ-х. Можно было бы ввести еще одну ось, которая называется адрес текущего элемента локальной памяти, то есть вы даете последовательность адресов, которая проходя определяет один из операндов, который извлекается из локальной памяти, участвует в обработке ПЭ.

1. Символьная обработка: поиск вхождения подстроки в строку. Предположим у нас имеется 2 строки: А=а1,а2,а3…аn и В=b1,b2,b3,…bm причем n>m. Ставится задача поиска вхождения строки В в строку А. Оказывается этих точек вхождения может быть не одна. Упростим задачу и будем считать, что bi и аi это двоичные цифры, то есть аi??0,1?, bi??0,1,??. Результат мы должны Читать далее

Классификация в мультипроцессорных системах. Все мультипроцессорные системы разделяются на два класса:

Существуют 4 основных метода кратных вычислений и наиболее значимыми для нас являются те методы, которые обеспечивают эффективность больше 1. В предыдущих темах мы рассмотрели всевозможные применения конвейерной обработки данных. Сейчас настала очередь рассмотрения особенностей реализации параллельной обработки данных:

Процесс – это система действий, реализующая определенную функцию в ВС и оформляемая так, что управляющая система может перераспределять ресурсы в системе с целью обеспечения возможностей параллельного выполнения нескольких процессов.

МПВК(мультипроцессор) – это комплекс, состоящий из нескольких процессоров, работающих под управлением единой ОС, организующей весь процесс обработки данных в комплексе. МПВК могут быть разделены на 2 типа: 1. С общей памятью 2. С распределенной памятью 3. С динамической структурой

Типы структурной организации МПВК с общей памятью: — С общей шиной; — С перекрестной коммутацией; — С многовходовыми ОЗУ. С общей шиной.

Многопроцессорные комплексы с распределенной памятью(МПВК) рзделяются на: — Многопроцессорные ВС(тип 1) – многомашинные; — Многопроцессорные ВС(тип 2) – многопроцессорные. МПВК (тип 1) – исторический экскурс:

Это ММВК – состоящий из элементарных вычислительных машин, объединенных в единую систему(сеть) по средствам коммутационных средств(КС). Элементарная машина, как правило, состоит из процессора, локальной памяти, средства ввода/вывода и которая может независимо от других элементарных машин исполнять программу в собственной локальной памяти. Взаимодействие процессов в микролокальной сети осуществляется путем обмена сообщений по коммутационной сети.

n – число уровней в сети; N – число элементарных машин в сети; d – коммуникационный диаметр – это расстояние между наиболее удаленными элементарными машинами в сети; при отсутствии прямых связей между ЭМ пересылка сообщений осуществляется через промежуточные ЭМ – ретрансляторы. d характеризует число ретрансляций при пересылке сообщений между удаленными(самыми удаленными) ЭМ.

1. Парадигма программирования – набор параллельных процессов, взаимодействующих через программные каналы путем «столкновений» в канале, когда один процесс выводит, а другой вводит данные, путем передачи сообщения. 2. Типы данных: BYTE,BOOL,INT16,INT32,INT,REAL32,REAL64,CHAN. 3. Объявление данных:

Используется модель синхронной связи по каналам. Это означает, что если процесс передал данные по каналу, то он может находиться в состоянии ожидания до тех пор пока эти данные с канала не будут извлечены или может продолжать вычисления, на данные из канала будут извлечены только при обращении к этому каналу других процессов на получение данных. Процесс, Читать далее

Программа на языке ОККАМ состоит из объявлений, присваиваний и ввода/вывода последовательного и параллельного. Для организации последовательных процессов используется ключевое слово SEQ. После 2-х пробелов идет перечисление последовательно выполняемых процессов. Выполнение параллельных процессов – PAR. Еще есть параллельное выполнение процессов – ALT.

Нарисуем схему этого конвейера, а потом напишем программу, которая этот конвейер реализует. Конвейер будет состоять из 3 стадий, то есть будет 3 независимых процесса, которые как правило будут распределены на разные процессоры в этой многопроцессорной сети. Мы данные подаем на один процесс, он их вычисляет, результат подаем на 2 процесс, она этот результат должен опять Читать далее

Рассматривая волновые системы, мы рисовали следующий рисунок: двумерный массив устройств и между ними по каким-то регулярным связям передаются данные. Предположим рассмотрим сложение матриц.

До сих пор мы изучали подходы, которые обеспечивали нам способ решения возникающих перед нами задач, причем заведомо мы предполагали что задачи универсальны, то есть заведомо не ограничивая круг решаемых задач. Но оказывается встречаются задачи, которые моделируют системы, структура которых меняется по ходу решения этой задачи или же по ходу функционирования этого моделируемого объекта. Например задача Читать далее

Это автоматный способ организации вычислений, основанный на теории динамических автоматных сетей. Программа МДА – это сеть, каждому узлу которой соответствует некоторый автомат, способный не только изменять свое состояние и перерабатывать данные, но также изменять свои связи с другими узлами, порождать новые автоматы(узлы), уничтожать самого себя или узлы с которыми он связан. Заметьте, что систем в Читать далее