Перспективные типы процессоров

Параллельная архитектура с векторными процессорами (PVP).

Векторный процессор относится к архитектуре ОКМД, когда по одной программе обрабатываются несколько потоков данных, которые обрабатываются на конвейерных функциональных устройствах. Как правило несколько таких процессоров (от 1 до 16) работают одновременно с общей памятью в рамках многопроцессорных систем. Объединенная коммутатором система векторных процессоров, представляет собой параллельную архитектуру (PVP) и относится к МКМД. Передача данных в таком формате намного быстрее, чем в скалярном (на два порядка выше, 64 Гбайт/сек). Поэтому потоки в таких системах хорошо распараллеливаются (за счет скорости). Таким образом, PVP системы могут являться обычными ЭВМ, объединенными в систему, однако они дороги. Сама архитектура, по которой объединяются векторные процессоры может быть различной, (SMP или NUMA), а пиковая производительность может достигать десятки терафлопс (10 в 12 степени=1Тфл).

Рассматривая архитектуру ЭВМ и вычислительных систем, можно представить обобщенную структуру системы, в которой присутствуют два 1) компонента: процессоры и блоки памяти и 2) средства коммутации. Эти компоненты присутствуют и в ЭВМ и в ВС. Требования к этим компонентам определяют требования к ВС. Чтобы построить ВС, разработчик должен рассмотреть следующие вопросы:

- надежность;

- масштабируемость (возможность наращивания системы);

- совместимость программного обеспечения;

- отношение стоимость/производительность.

Добиться дополнительного повышения производительности многопроцессорной ВС труднее, чем нарастить процессоры внутри одного узла. В основном, очень трудно организовать межузловые связи. Масштабируемость, т.е. наращиваемость числа и мощности процессоров, объемов оперативной памяти и других вычислительных ресурсов должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией ЭВМ, а также средствами программного обеспечения. Она зависит не только от аппаратных средств, но и от свойств программного обеспечения. Кроме того, должна решаться проблема совместимости программного обеспечения. Поэтому система должна быть открытой, т.е. представлять совокупность стандартов на различные части ВС, которые позволяли бы наращивать систему с мобильным программным обеспечением (возможность запускать одни и те же программные средства на различных аппаратных платформах).

Ассоциативные процессоры. Существующие в настоящее времы процессоры ориентированы на адресную обработку данных. Ассоциативный способ обработки предполагает доступ к информации не по адресу, а по признаку (критерию отбора). Все преобразования производятся только над теми данными, которые этому критерию удовлетворяют. Критерием отбора может быть совпадение с любым элементом данных. Ассоциативный процессор относится к классу ОКМД и включает несколько операционных устройств (АЛУ), способных одновременно по командам УУ вести обработку нескольких потоков данных. Информация из ассоциативной памяти поступает на схему сравнения и сравнивается с маской (признаком), т.е. не по адресу, а по содержанию.

Матричные процессоры. Это процессоры, являющиеся представителем класса ОКМД. Они имеют общее УУ, которое генерирует поток команд, и большое число процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждый свой поток данных. Производительность системы равна сумме производительностей всех процессорных элементов. Одним из первых матричных процессоров был SOLOMON, содержащий 1024 ПЭ, которые соединены в матрицу 32*32. Каждый элемент матрицы включает процессор и ЗУ емкостью 16 Кбайт. Длина слова – переменная от 1 до 128 разрядов и устанавливается программно. По каналам связи от УУ передаются команды и общие константы. Дальнейшим развитием матричных систем явилась система ILIAS-4, состоящая из 256 ПЭ. Реальная производительность 200 миллионов операций в секунду. В России создана матричная система ПС-2000, состоящая из 64 ПЭ, обеспечивающих быстродействие 200 млн. оп/сек.

Дата добавления: 2014-12-16