3.4. Содержание отчета о выполненной работе

Отчет должен включать следующие разделы:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей, полученных на ЭВМ (по указанию преподавателя);

4. Выводы об эффективных режимах работы конвейера и влиянии положения и длительности «пузыря» на производительность конвейера.

3.5. Контрольные вопросы

1. Какое количество обрабатывающих устройств необходимо для организации работы конвейера?

2. Какие типы конфликтов в конвейере Вы знаете?

3. Как устраняются структурные конфликты в конвейере?

4. Какие методы устранения конфликтов по данным вы знаете?

5. Как влияет количество команд в последовательности на эффективность работы конвейера?

6. Как устраняются конфликты по управлению в конвейере?

7. Как влияет на эффективность работы конвейера наличие "пузыря"?

8. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение положения "пузыря"?

9. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности этапов при постоянном положении начала "пузыря"?

10. Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы конвейера с предложенным Вам набором команд.

Лабораторная работа № 4 Принципы организации и функционирования систолических массивов

Цель работы. Изучение принципов функционировании систолических массивов с помощью имитационных моделей.

4.1. Общие сведения

Систолические матрицы были разработаны для высокоскоростной числовой обработки данных и ориентированы на реализацию преимуществ сверхбольших интегральных схем (СБИС), содержащих множество простейших распределенных арифметических элементов. Структура систолических массивов обладает следующими характерными особенностями:

Как показано на рис. 4.1, эта структура удобна для выполнения в виде СБИС. В ней одинаковые операционные элементы размещаются строго регулярно в виде одно- и двумерных массивов (матриц), а каждый из операционных элементов обменивается данными с соседними элементами.

На основные операционные элементы, расположенные на периферии матрицы, регулярно подается поток данных, а управление всей систолической матрицей производится по конвейерному принципу. Другими словами, введенный поток данных, проходя все ступени конвейера, обрабатывается каждым операционным устройством и после обработки выводится из матрицы. Чем больше ступеней конвейера, тем легче добиться более высокой скорости обработки при определенной скорости потока входных данных (ширине полосы потока данных).

Структура связей в массиве определяется конкретными областями и используемыми систолическими алгоритмами. Систолические структуры могут быть организованы не только как одномерные конвейеры с однонаправленным потоком данных, но и как конвейеры с двусторонней связью между соседними основными операционными элементами, двумерные конвейеры и т.д., а также как структуры с различными скоростями передачи в каналах связи.

Рис. 4.1. Способы соединения в систолических массивах

а – линейное соединение; б – прямолинейное пересекающееся соединение; в – гексагональное соединение.

На рис. 4.2. показана структура одного из простейших операционных арифметических) элементов, предназначенного для получения внутреннего произведения. Этот арифметический элемент принимает до трех входных данных (А’=А), а в выходном регистре В' – значение выходных данных (В'=В). Над входными данными А, В и С элемент выполняет вычисления по формуле С+АВ из заносит в выходной регистр С значение результата С’.

А',В' и С' получаются через один временной интервал после ввода А, В и С.

Рис. 4.2. Структура операционного элемента