21.2 Теоретические модели параллельных систем. Машина Холланда.

Машина Холланда – это не ОКМД, которая предназначена для решения следующих задач:

1. одновременное выполнение нескольких различных программ,

2. отработка возможности одновременной передачи информации по разным направлениям.

Данная машина характеризуется тремя особенностями:

1. топологическая структура – это двумерный массив процессорных элементов, а не отдельный процессор обработки массивов данных;

2. подпрограммы распределены между процессорами и обрабатываются одновременно;

3. создавалась как теоретическая модель для исследования работы расширяющихся автоматов.

Каждый процессорный модуль машины Холланда имеет память и соединен с четырьмя соседями. Впервые был предложен принцип активизации процессорного модуля при решении определенной задачи. Каждый процессорный элемент имеет бит активности. Вторая решаемая задача – это прокладка маршрута. При прокладке маршрутов при передаче информации обеспечивает возможность передачи данных за оптимальное время между активными модулями.

В машине Холланда может одновременно существовать несколько активных процессоров. Основой параллельности является определенная организация вычислений – для выполнения любой операции в системе выполняются три фазы.

1. Ввод данных в регистры процессорного элемента.

2. Фаза выборки, то есть выбирается активный процессорный элемент и строится маршрут к процессорному элементу, где хранится операнд.

3. Пересылка операнда, выполнение операции в процессоре.

Построение маршрута является сложным процессом, поэтому в каждом элементарном процессоре должна хранится информация об активности ближайших процессорных элементов. Для функционирования машины Холланда необходимо разработать алгоритмы определения маршрутов.

1. Был введен бит активности процессорного элемента.

2. Были разработаны алгоритмы прокладки маршрутов для минимизации времени передачи информации между процессорными элементами.

3. Была возможность построения сложных многопроцессорных комплексов, в которых возможна синхронизация работы многих процессоров.

Машина Comfort.

М ашина Comfort – это улучшение машины Холланда.

A₁ … A_N – массив АЛУ.

ПЭ – матрица процессорных элементов.

Каждая линейка процессорных элементов подключается к своему АЛУ.

Цели создания машины Comfort:

• облегчить программирование,

• упрощение АЛУ для снижения стоимости,

• увеличение коэффициента использования аппаратуры,

• минимальное снижение производительности за счет создания линейки процессорных элементов.

Каждый процессорный элемент содержит память, устройство управления и секцию связи, которая позволяет взаимодействовать этому элементу с ближайшими соседями. Для одновременного использования различных типов АЛУ используется коммутатор.

Особенности машины Comfort.

1. массив ПЭ можно рассматривать как сложное устройство управления,

2. система представляет собой параллельную сеть ПЭ,

3. файлы определения последовательности команд и выполнения операций разнесены (также как и в ОКМД) но при этом определение команд осуществляется для массива ПЭ, а исполнение осуществляется на других блоках, то есть на АЛУ.

21.3