Матричные, ассоциативные и подобные им системы

Матричные и ассоциативные системы и системы с ансамблем процессоров. Данные системы являются типичными представителями систем класса ОКМД, то есть систем с одиночным потоком команд и множественным потоком данных. Эти системы имеют одно устройство управления которое интерпретирует команды и управляет синхронным выполнением этих команд на параллельно работающих обрабатывающих устройствах. Таким образом каждое устройство работает со своими данными, а система в целом с большими массивами данных. Для матричных систем эти массивы представляют собой матрицы слов. Для систем с ансамблем процессоров, фактически вектора слов. Для ассоциативных систем обычно наборы двоичных разрядов. Обработка массивов данных присуща не только системам класса ОКМД но и магистральным системам векторной обработки. Разница состоит в том что в первом случае элементы вектора подаются на обработку параллельно друг другу а во втором случае один за другим с перекрытием магистрали, из наиболее известных магистральных систем на данное время хочется отметить STAR100, ASC, CRAY1 с ансамблем процессоров эта система PEPE ILLIAC IV.

Матричные вычислительные системы

В основе матричных систем лежит матричный процессор, состоящий из массива процессорных элементов. Данные системы имеют общее управление, т.е. устройство, которое генерирует поток команд и большое число процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждый свой поток данных. На практике, чтобы обеспечить эффективность системы, необходимо организовать связи между процессорными элементами так, чтобы наиболее полно загрузить процессоры работой. Поэтому именно характер связей между процессорными элементами и определяет важные свойства данной системы. На рисунке мы представим обобщенную модель матричной вычислительной системы.

Обобщённая модель матричной вычислительной системы

Параллельная обработка множественных элементов данных осуществляется массивом процессоров. Единый поток команд, управляющий обработкой данных, генерируется контроллером массива процессоров. Контроллер массива процессоров транслирует в массив процессоров командой данные и сигналы управления. Команды обрабатываются процессорами в режиме жёсткой синхронизации. Команды, данные и сигналы управления передаются из контроллера массива процессоров в массив процессоров по шине широковещательной рассылки. Поскольку выполнение операций условного перехода зависит от результатов вычислений, то результаты обработки данных в массиве процессоров передаются в контроллер массива процессоров по шине результата. Для того, чтобы пользователям было удобно работать, в состав подобных вычислительных систем обычно вводится интерфейсная ЭВМ. В качестве такой интерфейсной ЭВМ выступает вычислительная машине, на которую возлагается задача загрузки программ и данных в контроллер массива процессоров. После загрузки программы контроллер загрузки процессоров приступает к выполнению программы, передавая в массив процессоров по широковещательной шине соответствующей команды. Для хранения множественных наборов данных в массиве процессоров должно присутствовать множество модулей памяти. Кроме того, в массиве процессоров должна быть реализована сеть взаимосвязей, как между процессорами, так и между процессорами и модулями памяти. Таким образом, под термином массив процессоров, как правило, понимают блок, состоящий из процессоров, модулей памяти и сети соединений. Дополнительную гибкость в рассматриваемой системе обеспечивает механизм маскирования.