Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы_ГОС_2007.doc
Скачиваний:
72
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
3.91 Mб
Скачать

2. Основы горизонтальной и вертикальной обработки информации

2.1. Характеристика горизонтальной и вертикальной технологий

Высокие требования, предъявляемые к производительности современных арифметических устройств, выделяют в качестве важнейших вопросы распараллеливания вычислений, решаемые с использованием матричных и конвеерных структур в рамках горизонтальной и вертикальной обработки данных.

Исторически сложившаяся как основная, горизонтальная технология предусматривает обработку данных последовательно по числам и параллельно по разрядам. Горизонтальная технология утвердилась с переходом к выполнению операций над параллельными кодами чисел. Под нее сформировалась элементная база —интегральные схемы, заключающие в себе функционально-законченные узлы, наращиваемые в направлении увеличения разрядности обрабатываемых чисел. Разрабатываются алгоритмы и структуры выполнения бинарных арифметических операций над параллельными кодами чисел, накапливается опыт проектирования ВУ с горизонтальной обработкой данных. Одним из существенных ограничений горизонтальной технологии (в безызбыточных системах счисления) является однонаправленное (от младших разрядов к старшим) выполнение базовой арифметической операции — сложения. Это ограничивает быстродействие обработки параллельных кодов чисел.

Обработке параллельных кодов присущ пространственный матричный параллелизм, требующий больших затрат оборудования и не обеспечивающий соответствующего временного матричного параллелизма. Конвейеризация вычислений выполняется с использованием матричных устройств в качестве участков конвейера и нецелесообразна в самой матричной структуре в связи с большим количеством связей между ее элементами, что препятствует эффективному разбиению устройства на участки конвейера. Все отмеченное ограничивает возможности достижения высокой производительности при горизонтальной обработке данных.

Вертикальная технология предусматривает обработку данных последовательно по разрядам и параллельно по числам. В основу этой технологии положено совмещение во времени процессов обработки различных разрядов чисел на различных участках конвейера. Устанавливаемое при этом соответствие между вводимым пространственным и достигаемым временным параллелизмом вычислений определяет высокие потенциальные возможности вертикальной технологии для построения производительных арифметических устройств.

Развитие вертикальной обработки данных тормозится отсутствием специальной элементной базы и она не получает такого исследования и распространения, как горизонтальная технология. Достоинством вертикальной обработки является большая однородность структуры операндов в операции сложения. При вертикальной обработке данных сложение выполняется над разрядами одного веса множества чисел и заключается в подсчете количества единиц операнда, составленного из этих разрядов. Однородность разрядов операнда позволяет выполнять над ними операцию в любой последовательности, что создает естественные условия для распараллеливания вычислительного процесса.