Класифікація систолічних структур

Асоціативні процесори

Асоціативним процесором називають спеціалізований процесор, реалізований на базі асоціативного пристрою, що запам'ятовує (АЗП), де, як відомо, доступ до інформації здійснюється не за адресою операнда, а за відмітними ознаками, що містяться в самому операнді. Від АЗП традиційного застосування асоціативний процесор (АП) відрізняють дві особливості: наявність засобів обробки даних і можливість паралельного запису в усі осередки, для яких було зафіксовано збіг з асоціативним ознакою. Остання властивість АП відомо як мультізапісь.

Спосіб виконання операцій над словами дозволяє визначити чотири класи асоціативних процесорів:

паралельні;

поразрядно-послідовні;

послівно-послідовні;

блочно-орієнтовані.

Асоціативні багатопроцесорні системи

Асоціативна обчислювальна система (ABC) являє собою многопроцессорную ВС, об'єднуючу безліч асоціативних процесорів, процесор управління, процесор вводу / виводу і основну пам'ять.

8.Комп’ютерні системи з систолічною архітектурою.

Систолічні обчислювальні системи - системи класу SIMD, основним принципом яких є те, що всі дані регулярно і ритмічно проходять через масив, використовуються багаторазово. Це дозволяє значно підвищити ефективність і досягти високої обчислювальної продуктивності за рахунок розпаралелювання обчислень і скорочення обміну систолічною системи із зовнішніми пристроями.

Обчислення виконуються паралельно в процесорних елементах, кожен з яких реалізує один крок у операції обчислення скалярного твору (IPS, Inner Product Step) і носить назву IPS- елемента.

Систолічна структура - це однорідна обчислювальна середа з процесорних елементів, що поєднує в собі властивості конвеєрної і матричної обробки і що володіє такими особливостями:

обчислювальний процес в систолических структурах являє собою безперервну і регулярну передачу даних від одного ПЕ до іншого без запам'ятовування проміжних результатів обчислення;

кожен елемент вхідних даних вибирається з пам'яті одноразово і використовується стільки разів, скільки необхідно за алгоритмом, введення даних здійснюється в крайні ПЕ матриці;

алгоритми функціонування дозволяють поєднати паралелізм з конвеєрною обробкою даних;

продуктивність матриці можна поліпшити за рахунок додавання в неї певного числа ПЕ, причому коефіцієнт підвищення продуктивності при цьому лине.

Класифікація систолічних структур

Аналіз різних типів систолических структур і тенденцій їх розвитку дозволяє класифікувати ці структури за кількома ознаками.

За ступенем гнучкості серед систолических структур виділяють:

спеціалізовані;

алгоритмічно орієнтовані;

програмовані.

Спеціалізовані структури орієнтовані на виконання певного алгоритму. Ця орієнтація відбивається не тільки в конкретній геометрії систолічною структури, статичності зв'язків між ПЕ і числі ПЕ, але й у виборі типу операції, виконуваної усіма ПЕ. Прикладами є структури, орієнтовані на рекурсивну фільтрацію, швидке перетворення Фур'є для заданої кількості точок, конкретні матричні перетворення.

Алгоритмічно орієнтовані структури, як виявляється з їх назви, орієнтовані не на один конкретний алгоритм, а на певний клас алгоритмів. Йдеться, головним чином, про алгоритми, що передбачають виконання однотипних операцій над векторами, матрицями та іншими числовими множинами. В одних структурах настройка на потрібний алгоритм проводиться шляхом часткового перепрограмування процесорних елементів, в інших - шляхом зміни конфігурації зв'язків у систолічною матриці, здійснюваного програмними засобами.

У програмованих систолических структурах є можливість програмування як процесорних елементів, так і конфігурації зв'язків між ними. При цьому ПЕ можуть володіти локальною пам'яттю програм, і хоча всі вони мають одну і ту ж організацію, в один і той же момент часу допускається виконання різних операцій з деякого набору. Команди або керуючі слова, що зберігаються в пам'яті програм таких ПЕ, можуть змінювати і напрям передачі операндів.

За розрядності процесорних елементів розрізняють систолические структури:

однорозрядні;

багаторозрядні.

За характером локально-просторових зв'язків систолические структури бувають:

одномірні;

двомірні;

тривимірні.

Вибір структури залежить від виду оброблюваної інформації. Одномірні схеми застосовуються при обробці векторів, двомірні - матриць, тривимірні - колекцій іншого типу.

9.Класифікація систолічних архітектур і їх топологія.