otvety / 13Естественный параллелизм данных

Естественный параллелизм данных

Он наблюдается в таких задачах, когда по одной и той же программе или редко модифицируемой программе многократно обрабатываются разные подмножества данных, поступающие в систему либо одновременно, либо последовательно в виде потока подмножеств данных.

Характерные вычислительные задачи с одновременным поступлением данных – операции многоместного сложения и умножения данных:

, выполняемые в фон Неймановских ЭВМ путем многократной реализации двухместных операций и накопления конечного результата из ряда промежуточных.

Задачи с потоком подмножеств входных данных: цифровая обработка сигналов, обработка данных в читающих сканерах, устройствах ввода данных в ЭВМ с речи, статистическая обработка данных и т.д.

Устройство ЭВМ, всегда работающее в условиях естественного параллелизма входных данных, - это устройство управления процессором, на вход которого в работающей ЭВМ поступает непрерывный поток кодов команд, каждая из которых подвергается однотипной обработке: вызов кода команды из памяти, расшифрование кода операции, вызов операндов из памяти.

При параллелизме данных повышение производительности возможно на основе следующих способов организации ЭВМ и систем:

- Параллельная поразрядная обработка всего множества N операндов, аналогично параллельной поразрядной обработке двух операндов в многоразрядном сумматоре АЛУ;

- Конвейерная обработка;

Конвейеры удобнее использовать при последовательном потоке операндов, но они могут быть применены и при одновременном их поступлении в систему, если в ОЗУ создать буфер для их хранения, а поток операндов организовать искусственно путем последовательного их считывания из буфера. Конвейеры широко используются и в микропроцессорах, и в супер – ЭВМ. Поэтому выделяется особый отдельный способ конвейерной обработки информации, который мы рассмотрим ниже.

Вначале рассмотрим основные виды организации параллельных ВС по принципу параллельной поразрядной обработки, применяемые при достаточно большой мощности N>100 множества операндов.