Классификация систолических структур

По степени гибкости систолические структуры быть сгруппированы:

1. Специализированные – рассчитанные на решение одной задачи;

2. Алгоритмически-ориентированные – более широкий набор алгоритмов;

3. Программируемые – самый гибкий вид систолических систем;

По разрядности ПЭ:

1. Одноразрядные;

2. Многоразрядные;

По характеру локально-пространственных связей:

1. Одномерные;

2. Двумерные;

3. Трехмерные;

Примеры структур систолических систем:

Рисунок 26 Линейная

Рисунок 27 Прямоугольная

Рисунок 28 Гексогональная

Систолические структуры бывают с 1, 2, 3 тактами данных и с одинаковым либо противоположным направлением передачи.

1. ULA – однонаправленный линейный процессорный массив, где потоки данных перемещаются в одном направлении;

2. BLA – двунаправленный линейный процессорный массив, в котором 2 потока движутся навстречу друг другу;

Рисунок 29ULA

Рисунок 30BLA

3. TLA;

Рисунок 31TLA

Структура процессорных элементов

Функциональная схема процессорного элемента систолической матрицы:

Рисунок 32ПЭ систолической матрицы

Процессорный элемент систолической системы состоит из трех регистров, умножателя и сумматора и имеет тип BLA, т.е. потоки движутся навстречу друг другу. Авх может быть интерпретировано как коэффициент или как отдельный поток.

Основы теории вычислительных систем

Теория вычислительных систем – дисциплина, объединяющая методы решения задач проектирования и эксплуатации ЭВМ, комплексов, систем и сетей.

Предметом исследования теории ВС являются вычислительные системы в аспектах их производительности, надежности и стойкости.

В системе выделим следующие составляющие:

1. Технические средства, определяемые конфигурацией системы, т.е. составом устройств и структурой связи между ними;

2. Режим обработки, определяющий порядок функционирования системы;

3. Рабочая нагрузка, характеризующая класс обрабатываемых задач и порядок их поступления в систему;

Анализ вычислительных систем – определение свойств, присущих системе или классу систем. В общем случае задача анализа формируется следующим образом. Исходя из цели исследования назначается набор характеристик и точность, с которой они должны быть определены. Требуется найти способ оценки характеристикY объекта с заданной точностью , и на основе этого способа определить характеристики.

При анализе систем оценка характеристик Y производится измерением параметров функционирования системы с обработкой измерительных данных. В целях сокращения затрат на анализ стремятся измерять по возможности меньшее число наиболее просто измеримых параметров.

- параметры

- характеристики системы, - функция связывающаяY с X.

При анализе систем необходимо располагать моделью F: .

Построение модели системы на основе априорных сведений об её организации и данных измерений называется идентификацией системы.

Порядок идентификации системы:

Рисунок 33 Порядок идентфицикации системы

А – дополнительные характеристики, - точность оценки функциональной модели.

В соответствии с природой исследуемых явлений для их представления предлагается функциональная модель, описывающая явления с точностью до значений параметров функции. Процесс создания такой модели называется функциональной идентификацией системы.

После выбора функциональной модели необходимо определить ее параметры. Этот процесс называется параметрической идентификацией. Для параметрической идентификации к ВС подключаются необходимые измерительные средства. Получаемые данные используются системой оценки параметров и характеристик для вычисления параметров X* и характеристик Y* системы, а также параметров модели А. Система оценки представляет собой набор программ для обработки измерительных данных. Значения параметров X* и характеристик Y* системы используется для проверки адекватности модели, т.е. оценки погрешности воспроизведения моделью характеристик системы. Оценка производится путем сравнения значений характеристик, порождаемых моделью, с зарегистрированными характеристикамиY* системы. Если модель адекватна системе, то она используется для прогнозирования свойств системы.