7.4 Специализированные эвм для сапр

В процессе развития САПР появились специализированные ЭВМ, ориентированные на решение задач проектирования и повышающие производительность процесса автоматизированного проектирования.

Возможны три способа организации специализированных ЭВМ и вычислительных сетей:

1) расширение системы команд универсальных ЭВМ общего назначения включением команд вычисления часто встречающихся функций и операций. По технической реализации такие ЭВМ создаются на базе серийно выпускаемых машин;

2) использование периферийных процессоров, подключаемых к универсальным ЭВМ и реализующих отдельные процедуры и операции. Техническая реализация осуществляется на базе ИС и микропроцессоров общего применения;

3) создание специализированных ЭВМ или процессоров, структура которых ориентирована на решение узкого класса задач большой сложности. Технически такие ЭВМ создаются с использованием полузаказных и заказных БИС.

По функциональному назначению можно выделить несколько групп специализированных ЭВМ:

1) ЭВМ и процессоры, предназначенные для решения частных задач невысокой сложности, но многократно повторяющихся в процессе проектирования, т.е. замена программной реализации задач на аппаратную реализацию (вычисление отдельных функций, операции над матрицами, математические модели элементов и др.);

2) ЭВМ для выполнения отдельных проектных процедур (например, машина логического моделирования, ЭВМ для трассировки печатных плат и др.);

3) ЭВМ и процессоры, решающие отдельные задачи обеспечения взаимодействия инженера с ЭВМ (например, графические процессоры);

4) процессоры для обеспечения отладки задач проектирования;

5) ЭВМ и процессоры для решения задач структурной организации КТС (ЭВМ баз данных, ЭВМ для связи локальных и глобальных вычислительных сетей).

Наиболее просто достигается повышение производительности серийных ЭВМ путем подключения к ним специализированных периферийных процессоров. Эти процессоры подключаются к ЭВМ через подсистему ввода-вывода, и для обращения к ним используются те же команды, что и для программирования обмена данными с внешними устройствами.

Периферийные процессоры могут быть специальные (реализуют один алгоритм обработки данных) и универсальные (реализуют набор стандартных алгоритмов). Наибольшее распространение получили универсальные микропроцессоры, позволяющие на порядки величин повысить производительность ЭВМ.

Для применения в структурах КТС САПР можно рекомендовать различные модели ЭВМ. В качестве ЦВК в трехуровневых КТС необходимы ЭВМ высокой производительности (выше 10⁸ операций в секунду) или супер-ЭВМ. На базе ЭВМ высокой производительности можно создавать и двухуровневые КТС САПР для решения задач большой сложности. Для двухуровневых комплексов средней мощности на верхнем уровне могут использоваться также ЭВМ средней производительности и супермини-ЭВМ (10⁶ операций в секунду). Нижний уровень рабочих мест проектировщиков, а также одноуровневые КТС создаются на основе мини- и микро-ЭВМ.

Кстати, в 2006 г. была опубликована информация о самом быстродействующем на данный момент в мире компьютере BLUE GENE/L. Это система с 32000 процессоров фирмы IBM, имеющая производительность более 7х10¹³ операций в секунду. Компьютер Columbia с 10240 процессорами (NASA) имеет производительность порядка 5х10¹³ операций в секунду. После окончания сборки система BLUE GENE/L будет содержать 130000 процессоров и иметь теоретическую пиковую производительность 3,6х10¹⁴ операций в секунду. Система будет занимать площадь в половину теннисного корта, что значительно меньше, чем большинство существующих компьютеров. Система отличается относительно низкой энергоемкостью и будет потреблять около 1,6 МВт. Для сравнения, еще одна запускаемая в лаборатории Лоуренса Ливермора система ASCI Purple с производительностью 10¹⁴ операций в секунду будет потреблять 4,8 МВт.