Подходы к построению однокристальных мультипроцессорных систем

На кристалле могут быть построены мультипроцессорные системы с архитектурой MIMD (Multiple Instructions-Multiple Data), обрабатывающие одновременно много потоков данных многими потоками команд. Эти системы могут быть как симметричными мультипроцессорами (SMP), так и массивно параллельными процессорами (МРР) [43].

Наиболее близкой к микропроцессору с мультитредовой архитектурой будет SMP, состоящий из некоторого числа (8-32) простых микропроцессоров, архитектурно близких к RISC-процессорам первого и второго поколений с простым устройством управления выборкой команд, но со встроенной кэш памятью первого уровня. Все процессоры кристалла, кроме того, имеют разделяемую внутри кристальную кэш-память второго уровня. Фактически такой мультипроцессор отличается от микропроцессора с мультитредовой архитектурой заменой одного сложного устройства управления на совокупность простых независимых устройств управления каждого процессора. щ

МРР, образуемые из узлов (подобных описанным простым процессорам), объединяемых друг с другом каналами "точка-точка", также являются возможным вариантом однокристальных мультипроцессоров. В таких мультипроцессорах до 30% оборудования узла используется для образования каналов для обмена с другими узлами и периферийными устройствами.

Важной характеристикой рассмотренных МРР являются сложность узлового процессора и число узлов на кристалле. Так, при уменьшении сложности узла до 1-разрядного АЛУ и 1-разрядного регистра (одного триггера) образуются реконфигурируемые микропроцессоры, которые в зависимости от подходов к реализации можно отнести либо к однородным вычислительным средам [44], либо к ПЛИС.

Уникальной возможностью реконфигурируемых систем служит их программная настройка на схемную реализацию исполняемого алгоритма, что позволяет на задачах с преобладанием логико-символьной обработки достичь существенного ускорения по сравнению с программной реализацией того же алгоритма.

Фактически однокристальные системы с архитектурой SIMD, состоящие из однобитовых ПЭ, весьма близки по своей организации к вычислительным средам и устройствам с программируемой логикой (ПЛИС) [44, 45].

Основной тенденцией развития гипербольших СБИС служит построение однокристальных систем из большого числа простых процессоров. Эти системы могут иметь мультитредовую или векторно-конвейерную архитектуру, а также представлять собой MIMD-, SIMD-системы из простых процессоров или реконфигурируемый массив простых (однобитных) процессорных элементов. Наряду с логическими схемами процессоров эти кристаллы должны содержать встроенную память,

Однокристальные системы, в свою очередь, будут объединяться в единую систему с архитектурой MIMD, SIMD или другой, являющейся комбинацией упомянутых ранее.

Дата добавления: 2015-06-25