14.3Теоретические модели параллельных систем. Ячеечные автоматы Неймана. Пространственная машина Унгера.

Ячеечные автоматы фон Неймана.

Основная задача была создать ВС которая могла бы одновременно выполнять множество операций над данными, обмениваясь между процессорными элементами с целью решения задач.

Я чеечный автомат – это двумерный массив процессоров, каждый из которых общается с четырьмя своими соседями, массив можно продолжить в любом направлении. При описании вводится понятие обобщенной обработки и регулярности систем.

К аждая ячейка представляет собой модуль, каждый модуль имеет 29 состояний функционирования. Эти состояния и правила перехода описаны фон Нейманом. Множество состояний S включает в себя несколько категорий. Выделяется U – универсальное устойчивое состояние, из которого можно перейти в конечное состояние или начать переход в другое состояние. Автомат работает в двоичном коде. В зависимости от входного сигнала переходит в одно из 2х состояний.

Особенности:

1. каждая ячейка обладает признаком активности, который хоть и не управляет данной ячейкой, но используется для возбуждения следующей.

2. фон Нейман доказал, что ячеечный автомат можно рассматривать как конечный автомат, который состоит из переключателей и линий задержки. Его можно рассматривать как альтернативу машине Тьюринга.

3. с помощью ячеечного автомата можно моделировать различные биологические прототипы, вводя различные типы состояния.

Пространственная машина Унгера

П ространственная машина Унгера – это прототип вычислительной системы, в которой данные могут быть представлены в пространственной форме. Машина обрабатывает данные, представленные в виде массивов на плоскости одновременно на всех процессорах. Эта машина – прообраз систолических массивов.

Система – это двумерный процессорный массив, который теоретически является бесконечным. Каждый из процессоров связан со своими четырьмя соседями. Все управляется центральным управляющим устройством (ЦУУ), которое не может обращаться к модулям по отдельности. Одна и та же команда подается сразу на все процессоры. Каждый процессор исполняет команду в соответствии с той программой, которую он выполняет в данный момент. Расшифрованная команда подается как битовый срез, налагающийся на структуру процессора. ЦУУ включает память с произвольным доступом для хранения команд, таймер для синхронизации, блок расшифрования команд. Каждая ячейка содержит 11 триггеров и 170 вентилей.

Машины Унгера явилась прототипом высокопроизводительных вычислительных систем, которые позволяют: 1. реализовать одну и ту же операцию над многими полями данных, 2.работать как систолические массивы при решении сложных задач

15.1 Достижения и перспективы развития вычислительной техники.

Направления развития:

1. Копирование образцов Запада (тупиковый путь). (IBM 360/370 – ЕС 1020-1065 1077)

2. Оригинальный путь развития (Минск, Урал, Днепр). Недостаток: эти машины несовместимы между собой аппаратно, программно, информационно 3. СуперЭВМ “Эльбрус”. I, II, III,IV очередь – многопроцессорная; использование в военных целях. Е2К – копирует архитектуру “Эльбруса”; превосходит “Merced” по всем характеристикам. Единственный успешный путь, но не подходит для обыденных целей. Микропроцессор Nouro Matrix (отечественная разработка)