Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

22 Ассоциативные и матричные процессоры

Ассоциативные и матричные ЭВМ являются высокопроизводительными системами, ориентированными для решения определенного класса задач.

Матричные процессоры

Наиболее распространенными из систем класса один поток команд – множество потоков данных (SIMD) 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.

Центральная часть м.п. составляет матрица процессорных элементов.

Эта матрица управляется одним центральным устройством управления. Каждый процессорный элемент состоит из АЛУ, ОП и ряда регистров:

• Регистры, которые относятся к АЛУ

• Определяют состояние процессорного элемента. Каждый ПЭ может включен или выключен

• Регистр переадресации. Влияет на вычисление исполнительного адреса

• Регистр пересылок. Для обмена информацией между ПЭ в процессе вычислений

Память является распределенной по всем ПЭ.

Основная память ПЭ предназначена для хранения данных, записи результатов и для хранения выполняемой программы.

Одна команда заставляет выполнять команду над соответствующими операндами в каждом ПЭ.

Представителем является SОLОМОN и ILLIAC-4.

SОLОМОN (60-е годы)

Система SOLOMON содержит 1024 процессорных элемента, которые соединены 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 так называемая 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.

Идея многомодальности заключается в том, что в каждом процессорном элементе имеется специальный регистр на 4 состояния – регистр моды. Мода (модальность) заносится в этот регистр от устройства управления. При выполнении последовательности команд модальность передается в коде операции и сравнивается с содержимым регистра моды. Если есть совпадения, то операция выполняется. В других случаях процессорный элемент не выполняет операцию, но может, в зависимости от кода, пересылать свои операнды соседнему процессорному элементу. Такой механизм позволяет выделить строку или столбец процессорных элементов, что очень полезно при операциях над матрицами. Взаимодействуют процессорные элементы с периферийным оборудованием через внешний процессор.

ILLIАC-4

Дальнейшим развитием матричных процессоров стала система ILLIАC-4, разработанная фирмой BURROUGHS. Первоначально система должна была включать в себя 256 процессорных элементов, разбитых на группы, каждый из которых должен управляться специальным процессором. Однако по различным причинам была создана система, содержащая одну группу процессорных элементов и управляющий процессор. Если в начале предполагалось достичь быстродействия 1 млрд. операций в секунду, то реальная система работала с быстродействием 200 млн. операций в секунду. Эта система в течение ряда лет считалась одной из самых высокопроизводительных в мире.

Ассоциативный процессор

Ассоциативный способ обработки данных позволяет преодолеть многие ограничения, присущие адресному доступу к памяти, за счет задания некоторого критерия отбора и проведения необходимых преобразований, только над теми данными, которые удовлетворяют этому критерию. Критерием отбора может быть совпадение с любым элементом данных, достаточным для выделения искомых данных из всех имеющихся. Поиск данных может происходить по фрагменту, имеющему большую или меньшую корреляцию с заданным элементом данных.

Основой является ассоциативная память.

Ассоциативный процессор – устройство, работающее по принципу ОКМД. Основой организации является ассоциативная память. Ассоциативная память(АП) относится к оперативным запоминающим устройствам. Она имеет стандартную схему управления, обеспечивающую быстрый доступ к любому слову по адресу, но, кроме этого, ассоциативная память обладает возможностью за время, равное одному обращению, найти все слова, содержащие заданные признаки-ключи. Такой режим обращения называется ассоциативным считыванием(АС). Для организации АС в АП предусмотрены 3 регистра:

• Регистр признаков(РП)

• Регистр маски(РМ)

• Регистр отклика(РО)

Первые два регистра имеют длину, равную длине слова в АП, а третий – длину, равную количеству слов в АП. Значения

Значения разрядов РМ m_i определяют расположение ключа в слове, т.е. те разряды, которые будут сравниваться, а значения разрядов в РП p_i задают значение ключа, т.е. значения сравниваемых разрядов. В регистр РП заносится исходная информация, и с помощью РМ выделяются те разряды, по которым будет осуществляться поиск.

Суть операции ассоциативного поиска в нахождении слов в ОЗУ, у которых содержимое замаскированных разрядов (m_i = 1 ), совпадает с содержимым соответствующих разрядов регистра. РП. Перед выполнением операции все разряды ТО выставляются в 1. Каждая ячейка ассоциативного запоминающего устройства содержат логические схемы формирования сигнала несовпадения значения ячейки S_Ji со значением разряда РП.

Значение разряда триггера ответчика будет выставляться согласно формуле, , где операция - сложение по модулю 2. Когда те значения РП и запоминающей среды, для которых значения РМ выставлены в 1, совпадут, соответствующий разряд ТО примет значение 0. Кроме того разряды АЗУ содержат специальные цепи записи информации, позволяющие заносить значение РП в разряды памяти, указанные РМ, в слова определяемые регистром отклика.

Для расширения возможностей наряду с РО в управление записью можно подключить регистр выбора слов РМ2, который будет выполнять роль регистра маски по отношению к РО. Операции ввода – вывода могут выполняться как, по словам через регистр R1, так и путем обмена битовыми срезами через регистр R2. Битовый срез представляет собой вектор, составленный из j разрядов всех слов АЗУ. Выбор разрядов j осуществляется с помощью РМ. С помощью АЭВМ удобно решать задачи связанные с большим объемом данных. Довольно просто и быстро реализуется поиск max(min) числа, добавление 1

Матричные и ассоциативные процессоры объединяет их отношение к одному классу вычислительных систем по классификации Флина. Они относятся к классу ОКМД(SIMD) – одиночный поток команд и множественный поток данных.

Алгоритм нахождения max(min)

1. Обнуляем РП

2. Записываем в младшие разряды РП и РМ -1

3. Записываем в TO 1 во все разряды и проводим операцию сравнения

4. Если хотя бы один разряд TO=0, то оставляем в текущем разряде РП значение 1

Если нет, то текущий разряд РП обнуляется

1. В следующий разряд РП и РМ устанавливаем 1, ТО сбрасываем в 1

2. Выполняем сравнение

3. и т.д до конца разрядной сетки.

Алгоритм прибавления 1 ко все числам в АП

1. Находим все слова, у которых в n-1(младшем разряде) записана 1. Для этого устанавливаем в n-1 разряд РП и РМ – 1. На соответствующих разрядах ТО получаем – 0

2. Инвертируем значения младших разрядов всех слов

3. Для слов у которых ТО в операции 1 равно – 0 нужно провести поиск тех слов у которых в n-2 разряде стоит 1. Для этого в РП и РМ в n-2 разряд ставим 1.

4. В РМ2 загружаем все 1 и обнуляем те разряды, для которых ТО в операции 1 равно – 0

5. Производим сравнение под управлением масок РМ и РМ2. На ТО получаем – 0 тех слов, у которых в n-2 разряде стоит 1.

6. Инвертируем n-2 разряд тех слов, для которых разряды РМ2=0(т.е. те слова для которых в младшем разряде перед сложением стояла 1).

7. Повторяем описанные действия для всех разрядов или пока не получим в результате поиска 1 в n-j разряде ни одного слова.

4

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)