32 Процессоры нетрадиционной архитектуры. Клеточные и днк процессоры. Нейтронные процессоры.
Процессоры нетрадиционной архитектуры.
Клеточные.
Основная проблемма: оргонизация клеток в 1 –ед рабочаю систему.
В2001г.- разработанна клетка выполняющая логические операции
ДНК-процессоры.
Разработка началась в 50-х г.—Р.П.Фейманом ипервый прототип был создан в 1994г.
Трудности ДНК:
Проведение изберательных одинаковых реакций.
Сборка ДНК- приводящая к потере информации
В конце февраля 2002г.- Olympus Optical создал процессор предназначенный для генетического анализа.
Нейронные процессоры
Нейронная сеть — сеть, состоящая из искусственных нейронов (программируемая конструкция, имитирующая свойства биологических нейронов).
1.Нейроны, выходные сигналы которых поступают на вход данному 2.Сумматор входных сигналов 3.Вычислитель передаточной функции 4.Нейроны, на входы которых подаётся выходной сигнал данного 5. "ω" _1?веса входных сигналов
33.Назначения и характеристики вс. Организация вычислений и в вс. Эвм параллельного действия. Поток команд и данных. Ассоциативные системы. Матричные системы.
Вычислительные сети (ВС) появились Еще на заре появления компьютеров
существовали огромные системы, известные как системы разделения времени. Они позволяли
использовать центральную ЭВМ с помощью удаленных терминалов. Такой терминал состоял из дисплея
и клавиатуры. Внешне выглядел как обычный ПК, но не имел собственного процессорного блока.
Пользуясь такими терминалами, сотни, а иногда тысячи сотрудников имели доступ к центральной ЭВМ.
Такой режим обеспечивался благодаря тому, что система разделения времени разбивала время
работы центральной ЭВМ на короткие интервалы времени, распределяя их между пользователями. При
этом создавалась иллюзия одновременного использования центральной ЭВМ многими сотрудниками.
В 70-х годах большие ЭВМ уступили место мини компьютерным системам, использующим тот же режим
разделения времени. Но технология развивалась, и с конца 70-х годов на рабочих местах появились
персональные компьютеры (ПК).
К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.
По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ — Central Processing Unit, CPU) различаютвнутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийнымиустройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.
Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемыхаппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Таким образом, протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.
В основе классификации лежат два понятия: потоки команд и потоки данных. Поток команд соответствует счетчику команд. Система с п процессорами имеет п счетчиков команд и, следовательно, п потоков команд.
Поток данных состоит из набора операндов. В примере с вычислением темпе- ратуры, приведенном выше, было несколько потоков данных, один для каждого датчика. Потоки команд и данных в какой-то степени независимы, поэтому существует 4 комбинации . SISD (Single Instruction stream Single Data stream - один поток команд, один поток данных) - это классический последовательный компьютер фон Неймана. Он содержит один поток команд и один поток данных и может выполнять только одно действие одномоментно. Машины SIMD (Single Instruction stream Multiple Data stream - один поток команд, несколько потоков данных) содержат один блок управления, выдающий по одной команде, но при этом есть несколько АЛ У, которые могут обрабатывать несколько наборов данных одновременно. ILLIAC IV - прототип машин SIMD. Существуют и современные машины SIMD. Они применяются для научных вычислений. Машины MISD (Multiple Instruction stream Single Data stream - несколько потоков команд, один поток данных) - несколько странная категория. Здесь несколько команд оперируют одним набором данных. Трудно сказать, существуют ли такие машины. Однако некоторые считают машинами MISD машины с конвейерами. Последняя категория - машины MIMD (Multiple Instruction stream Multiple Data stream - несколько потоков команд, несколько потоков данных). Здесь несколько независимых процессоров работают как часть большой системы. В эту категорию попадает большинство параллельных процессоров. И мультипроцессо К числу систем класса ОКМД относятся ассоциативные системы. Эти системы, как и матричные, характеризуются большим числом операционных устройств, способных одновременно, по командам одного управляющего устройства вести обработку нескольких потоков данных. Но эти системы существенно отличаются от матричных способами формирования потоков данных. В матричных системах данные поступают на обработку от общих или раздельных запоминающих устройств с адресной выработкой информации либо непосредственно от устройств – источников данных. В ассоциативных системах информация на обработку поступает от ассоциативных запоминающих устройств (АЗУ), характеризующихся тем, что информация из них выбирается не по определенному адресу, а по ее содержанию. ры, и мультикомпьютеры - это машины MIMD.
Назначение матричных вычислительных систем - обработка больших массивов данных (во многом схоже с назначением векторных ВС). В основе матричных систем лежит матричный процессор (array processor), состоящий из регулярного массива процессорных элементов (ПЭ).
Организация систем подобного типа на первый взгляд достаточно проста. Они имеют общее управляющее устройство, генерирующее поток команд, и большое число ПЭ, работающих параллельно и обрабатывающих каждый свой поток данных.
Между матричными и векторными системами есть существенная разница. Матричный процессор интегрирует множество идентичных функциональных блоков (ФБ), логическиобъединенных в матрицу и работающих в SIMD-стиле. Не столь существенно, как конструктивно реализована матрица процессорных элементов — на едином кристалле или на нескольких. Важен сам принцип - ФБ логически скомпонованы в матрицу и работают синхронно, то есть присутствует только один поток команд для всех. Векторный процессор имеет встроенные команды для обработки векторов данных, что позволяет эффективно загрузить конвейер из функциональных блоков. В свою очередь, векторные процессоры проще использовать, потому что команды для обработки векторов — это более удобная для человека модель программирования, чем SIMD.
Структуру матричной вычислительной системы можно представить в следующем виде.
Обобщенная модель матричной ВС
Конвейерпзация вычислений. Конвеер команд . Конвеер данных. Суперскаляризация. Конве?йер — способ организации вычислений, используемый в современных процессорах и контроллерах с целью повышения их производительности (увеличения числа инструкций, выполняемых в единицу времени), технология, используемая при разработке компьютеров и других цифровых электронных устройств Конвейеризация осуществляет многопоточную параллельную обработку команд, так что в каждый момент одна из команд считывается, другая декодируется и т. д., и всего в обработке одновременно находится пять команд. Таким образом, на выходе конвейера на каждом такте процессора появляется результат обработки одной команды (одна команда в один такт). Суперскаляризация. Процессоры с несколькими линиями конвейера получили название суперскалярных. Pentium — первый суперскалярный процессор Intel. Здесь две линии, что позволяет ему при одинаковых частотах быть вдвое производительней i80486, выполняя сразу две инструкции за такт.