
- •Лекція № 12 Комп’ютерні системи класу sisd
- •13.1 Матричний процесор
- •13.2 Матрична комп’ютерна система
- •If a (умова a) then do в
- •13.3 Архітектура матричних комп’ютерних систем
- •13.4 Структура процесорного елементу в матричній кс
- •13.5 Підключення і відключення процесорних елементів в матричних кс
- •13.6 Мережі взаємозв’язків процесорних елементів в матричних кс
- •13.7 Матрична комп’ютерна система illiac IV
- •13.8 Обробка інформації векторним процесором
- •13.9 Структура векторного процесора
- •13.10 Асоціативні кс
- •Контрольні запитання
- •Лекція №14 Конвеєрні комп’ютерні системи
- •14.1 Конвеєрні алп
- •Vliw-конвеєр
- •Суперконвеєр
- •Суперскалярний суперконвеєр
- •Лекція № 15 комп’ютерні системи класу miмd: мультипроцесорні, мультикомп’ютерні, системи з неоднорідним доступом до оперативної пам’яті (numa системи), кластерні системи, grid системи
- •15.1 Мультипроцесорні комп’ютерні системи
- •15.2 Мультипроцесорні кс типу numa
- •15.3 Мультикомп’ютерні комп’ютерні системи
- •Мультикомп’ютерна кс
- •15.4 Кластерні кс
- •15.5 Grid системи
- •Grid технологія створення розподіленої обчислювальної інфраструктури
- •Grid-системи як засіб групового використання ресурсів
- •Grid обчислень
- •Grid даних
- •Grid інструментальних засобів
- •Grid додатків
- •Напрямки використання grid
- •Розвиток і впровадження grid-технологій
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 16 Комп’ютерні системи з нетрадиційною архітектурою
- •16.1 Систолічні кс
- •16.2 Класифікація структур систол
- •16.3 Кс з наддовгими командами (vliw)
- •16.4 Комп’ютерні системи з явним паралелізмом команд
- •16.5 Кс з обробкою за принципом хвильового фронту
- •16.6 Кс на базі трансп’ютерів і з неоднорідним доступом до пам’яті
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 17 структури комп’ютерних систем з фіксованою системою зв’язків
- •17.1 Системи з фіксованою структурою з серійних мікропроцесорів
- •17.2 Спеціалізовані системи з фіксованою структурою
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 19 системи введення-виведення даних в кс
- •19.1 Мережева базова система введення-виведення netbios
- •19.2 Периферійні пристрої для введення-виведення даних в кс
- •19.3 Клавішні пристрої
- •19.4 Сканери
- •19.5 Засоби відображення інформації
- •19.6 Пристрої друкування
- •19.7 Плотери
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 20 інтерфейси комп’ютерних систем
- •20.1 Графі́чний інтерфе́йс користувача
- •20.2 Послідовний інтерфейс rs-232c
- •20.3 Паралельні інтерфейси
- •20.4 Шина usb
- •20.5 Пристрої введення (виведення) аналогової інформації в еом (аналого-цифрові інтерфейси)
- •Лекція № 22 структурні аспекти побудови відмовостійких комп’ютерних систем
- •Перелік рекомендованих джерел
- •Литература
16.5 Кс з обробкою за принципом хвильового фронту
Різновидом структур систол є матричні процесори хвильового фронту (wavefront array processor), іноді їх називають також хвильовими або фронтальними.
У основі побудови систоличних КС лежить глобальна синхронізація масиву процесорів, що передбачає наявність мережі розподілу синхронізуючих сигналів по всій структурі. У системах з дуже великим числом ПЕ починає позначатися запізнювання тактових сигналів. Остання обставина особлива відчутна при виконання масиву на базі НВІС. У результаті виникають серйозні проблеми з синхронізацією, для усунення яких необхідно використовувати схеми управління процесорними елементами, що самосинхронізуються. Самосинхронізація полягає в тому, що моменти початку чергової операції кожен ПЕ визначає автоматично, у міру готовності відповідних операндів. У результаті відпадає необхідність глобальної синхронізації, зникають непродуктивні тимчасові витрати і підвищується загальна продуктивність всієї структури, хоч і ускладнюється апаратна реалізація кожного ПЕ.
Хвильові процесорні масиви поєднують систоличну конвеєрну обробку даних з асинхронним характером потоку даних. Як механізм координації міжпроцесорного обміну в хвильових системах прийнята асинхронна процедура зв’язку з підтвердженням (handshake). Коли який-небудь процесор масиву завершує свої обчислення і готовий передати дані сусідові, він може це зробити, лише коли останній буде готовий до їх прийому. Для перевірки готовності сусіда процесор, що передає, спочатку направляє йому запит, а дані посилає тільки після отримання підтвердження про готовність їх прийняти. Такий механізм забезпечує дотримання заданої послідовності обчислень і робить проходження фронту обчислень через масив плавним, причому завдання дотримання послідовності обчислень вирішується безпосередньо, тоді як в систоличних КС для цього потрібна строга синхронізація.
Концепція масиву процесорів хвильового фронту проілюстрована на прикладі матричного множення (рис.16.7).
Рисунок 16.7 – Виконання матричного множення на хвильовій КС
КС в прикладі складається з процесорних елементів, що мають на кожному вході даних буфер на один операнд. Кожен раз, коли буфер порожній, а в пам’яті, що є джерелом даних, міститься черговий операнд, проводиться негайне його прочитування в буфер відповідного процесора. Операнди з інших ПЕ приймаються на основі протоколу зв’язку з підтвердженням.
Рис.16.7,а фіксує ситуацію після первинного заповнення вхідних буферів. Тут ПЕ(1,1) підсумовує добуток a х e з вмістом свого акумулятора і транслює операнди а і е своїм сусідам. Таким чином, перший хвильовий фронт обчислень (рис.16.7, б) переміщується в напрямі від ПЕ(1,1) до ПЕ(1,2) і ПЕ(2,1). Рис.16.7, в ілюструє продовження розповсюдження першого фронту і результат від ПЕ(1,1) другого фронту обчислень.
В порівнянні з систоличними КС масиви хвильового фронту володіють кращою масштабованістю, простіші в програмуванні і характеризуються вищою відмовостійкістю.