Способы организации высокопроизводительных процессоров. Матричные 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.
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.
Одним из первых матричных процессоров был SОLОМОN (60-е годы).
Простые коммутаторы с временным разделением. Алгоритмы арбитража
Простые коммутаторы могут соединять лишь малое число ВМ в силу физических ограничений, однако обеспечивают при этом минимальную задержку при установлении соединения.
Простые коммутаторы с временным разделением
П
ростые
коммутаторы с временным разделением
называются также шинами или шинными
структурами. Все устройства подключаются
к общей информационной магистрали,
используемой для передачи информации
между ними.
Обычно шина является пассивным элементом, управление передачами осуществляется передающими и принимающими устройствами. Так как шина является общим ресурсом, за доступ к которому соревнуются подключенные к ней устройства.
Для разрешения конфликтов, возникающих при одновременном запросе устройств на доступ к шине, используются различные приемы, в частности:
назначение каждому устройству уникального приоритета (статического или динамического);
использование очереди запросов FIFO;
выделение фиксированных временных интервалов каждому устройству.