Ассоциативные процессоры
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.
И
сследованы
и в разной степени применяются несколько
подходов, различающихся полнотой
реализации модели ассоциативной
обработки. Если реализуется только
ассоциативная выборка данных с последующим
поочередным использованием найденных
данных, то говорят об ассоциативной
памяти или памяти, адресуемой по
содержимому. При достаточно полной
реализации всех свойств ассоциативной
обработки используется термин
"ассоциативный процессор".
Ассоциативные системы относятся к классу: один поток команд – множество потоков данных (SIMD). Эти системы включают большое число операционных устройств, способных одновременно по командам управляющего устройства вести обработку нескольких потоков данных. В ассоциативных вычислительных системах информация на обработку поступает от ассоциативных запоминающих устройств (АЗУ), характеризующихся тем, что информация в них выбирается не по определенному адресу, а по ее содержанию.
Способы организации высокопроизводительных процессоров. Конвейерные процессоры.
Существующие в настоящее время алгоритмы прикладных задач, системное программное обеспечение и аппаратные средства преимущественно ориентированы на традиционную адресную обработку данных. Данные должны быть представлены в виде ограниченного количества форматов (например, массивы, списки, записи), должна быть явно создана структура связей между элементами данных посредством указателей на адреса элементов памяти, при обработке этих данных должна быть выполнена совокупность операций, обеспечивающих доступ к данным по указателям. Такой подход обуславливает громоздкость операционных систем и систем программирования, а также служит препятствием к созданию вычислительных средств с архитектурой, ориентированной на более эффективное использование параллелизма обработки данных.
Конвейерные процессоры
Процессоры современных компьютеров используют особенную технологию – конвейеры, которые позволяют обрабатывать более одной команды одновременно.
Обработка команды может быть разделена на несколько основных этапов, назовем их микрокомандами. Выделим основные пять микрокоманд:
выборка команды;
расшифровка команды;
выборка необходимых операндов;
выполнение команды;
сохранение результатов.
Все этапы команды задействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке: одна за другой. Выделим каждую команду в отдельную часть устройства и расположим их в порядке выполнения. В первый момент времени выполняется первая микрокоманда. Она завершает свою работу и начинает выполняться вторая микрокоманда, в то время как первая готова для выполнения следующей инструкции. Первая инструкция может считаться выполненной, когда завершат работу все пять микрокоманд. Такая технология обработки команд носит название конвейерной обработки. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней – длиной конвейера.
Во многих вычислительных системах наряду с конвейером команд используются и конвейеры данных. Сочетание этих двух конвейеров позволяет достичь очень высокой производительности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейерных процессоров, способных работать одновременно и независимо друг от друга.
Одной из наиболее высокопроизводительных вычислительных конвейерных систем считается СRАY.
В настоящее время созданы однокристальные векторно-конвейерные процессоры.