Класифікація Р.Хокні (R.Hockney)

Додаткова класифікація класу МКМД.

Множинний потік команд може бути оброблений 2-ма способами:

-або 1-им конвеєром, який працює в режимі розподілення часу для окремих потоків -або кожен потік обробляється своїм влас. пристроєм.

В першому класі(4.2.1) маємо МКМД -компи, в яких можливий прямий зв'язок кожного процесора з кожним, які реалізуються за допомогою перемикача.

4.2.2- в компах прямий зв'язок кожного процесора з кожним можливий з близькими компами по мережі, а з взаємодія віддалених процесорів підтримується спец. с-мами маршрутизації.

При розгл. КС-м з мережевою структурою вважається, що всі вони мають розподілену пам’ять. Мережі з ієрархічною структурою є такі:

- дерева

- піраміда

- кластери

Закон АМДАЛЯ:

1. Продуктивність КС, яка складається із пов’язаних між собою пристроїв, в загальному випадку визначається найбільш непродуктивним пристроєм.

2. Нехай КС, створена із S однакових простих універсальних пристроїв. Нехай припустимо, що при виконанні паралельної частини алгоритму всі S пристроїв завантажені повністю. Тоді максимально можливе прискорення ,де – коефіцієнт, тобто частка послідовних обчислень.

Припускається, що по якихось причинах n операцій з N загальна кількість

операцій викон. послідовно.

3. Нехай система створена із простих однакових універсальних пристроїв, при будь-якому режимі роботи її прискорення не може перебільшувати зворотної величини частки послідовних обчислень. Якщо послідовно виконуються n операцій, то число ярусів будь-якої паралельної форми алгоритму, не може бути менше n.

В дослідженнях по закону Амдаля не конкретизується зміст операцій. В загальному випадку вони можуть бути як елементарними так і дуже складними, які уявляють алгоритм розв’язку достатньо складних задач. КС із великою кількістю процесорів повинні бути завантажені достатньо повно, в іншому випадку немає потреби їх створювати. Дослідження показали, що в таких системах доля послідовних операцій повинна бути порядку десятих і сотих процента.

 

ОКМД

Сюди входять асоціативні та матричні процесори

Асоціативна обробка.

Концепція асоціативності не є нова. Асоціація може розглядатися як встановлення відповідності між об’єктами.

Найбільш загальні типи архітектури (організації асоціативних процесів).

Рг даних Рг маски Слово 1 Слово 2 Слово 3 Слово 4 Слово 5 Слово 6 Слово 7 Слово 8 Поле

РгВ РгВ АЗ

На малюнку є зображені такі елементи архітектури:

Регістри:

· Регістри даних

· Регістри маски

· РгР - Регістри результату пошуку

· РгВ - Регістри вибірки слів

Також є пристрої:

· Дозволу множинних збігів (ДМЗ)

· Масиво-асоціативної пам’яті

· АЗ - Апаратні засоби обробки слів

 

Важливо виділити відсутність будь – яких пристроїв перетворення адрес. По суті, адрес взагалі немає.

Адресування даних у процесорі здійснюється за місцем або за будь – яким параметром пов’язаним із їх місцем.

Кожне слово пам’яті розбите на розрядні групи змінної довжини, яке має назву поля. Поля не обов’язково мусять бути утворені з послідовно розміщених розрядів. Регістри даних і маски містять ту саму кількість розрядів, яку мають слова пам’яті. Регістри результату пошуку та вибірки слів містять по одному розряду на кожне слово пам’яті.

Бітовий зріз уявляє собою бітовий вектор, який утворений із і-их розрядів з усіх вибраних слів і який не залежить від інших слів.

Приклади оп-цій, які здійсн. АП:

1.маскований пошук на рівність

2.різні види послідовно- порозрядних оп-цій пошуку на нерівність

3.послідовно- порозрядні арифм. оп-ції над полями

4.посл.-порозр. пошук максимума/мінімума, який дозвол. знаходити max(min)слово, що запис в пам’яті.

 

Тег - це група службових розрядів, які застосовуються для ідентифікації типу даних. В рег. даних записано слово, яке необхідно порівняти із вмістом пам’яті. Регістр маски вказує на ті розряди шуканих слів, які повинні бути включені в операції. У рег. результату записаний результат пошуку. Регістр вибирання слів вибирає слово, яке приймає участь у пошуку.В процесі виконання операції асоціативного проц., а саме пошуку на рівність буде виконано порівняння регістру пошуку із вмістом усіх полів, що вибрано.

У багатьох системах за операцією пошуку повинна слідувати операція зчитування або інша операція пошуку. Слова, що ідентифікуються, зчитуються послідовно. Вміст регістра результатів може бути переписаний у регістр вибірки слів, для того, щоб результат можна було використати в якості нового вмісту регістру вибірки слів. Може бути здійснена серія результатів пошуку, результат яких логічно об’єднаний, тобто дані які знаходяться в регістрі результатів пошуку логічно перемножуються із вмістом регістру вибірки слів, що формують новий вміст останнього.

Число вбудованих логічних функцій може бути великим. У системі АП присутній пристрій дозволу множинних збігів, або спів падінь. На мал. АП він показаний стрілкою.

Якщо результат пошуку отримали відклики від декількох слів, то ДМЗ вказує на 1-ий відлік, або на інакше на саме верхнє слово, для якого виконується умова пошуку.

Для АП розробляються багато режимні пристрої пам’яті.

В деяких системах може бути введена більша к-сть регістрів(КС Staran- система керування польотами в об’ємі).Маємо 3 регістри, які вказують напрямок пошуку слів,

ф-ції регістрів аналог. ф-ям вибирання слів і пошуку. Пам. об’ємна, а не плоска. Для асоц-их систем потрібні спеціальні види пам’яті.

 

У своїй праці „О пам’яти и воспоминаниє” Арістотель визначив 3 види асоціацій:

1. За схожістю

2. За контрастом

3. За близькістю

Доповнення:

4. Асоціації ідеї

5. Асоціації по причині та наслідку

 

Асоціативні процесори.

Це процесор який визначається як пристрій обробки даних, у якому дані зберігаються, зчитуються та обробляються без точної адресації їх розташування у пам’яті.

Цей ОКМД процесор побудований на базі асоціативного пристрою пам’яті. Пристрій пам’яті створений з асоціативних комірок пам’яті. Дані можуть бути співставленні по деяким критеріям (=,<=,>=) з інформацією яка зберігається в пам’яті. Для цього використовуються наступні дії:

1. запис даних в регістр даних

2. виділення розрядів, які підлягають порівнянню з використанням регістру маски.

3. запис бітового набору, який описує підмножину даних у файлі, що відшукуються в регістр вибірки слів.

4. Результатом порівняння буде бітовий однорозр. набір у регістрі результатів пошуку, який забезпечений покажчиком (вказівником) на перше слово, яке відгукнулося. Цей покажчик називається пристрій дозволу множинних відліків. Він вказує на саме „верхнє слово” яке задовольняє критерій пошуку. Тобто на самий верхній біт регістру результату пошуку.

Комірка асоціативної пам’яті є основним елементом, на основі якого будується система. При необхідності АП може бути створена без використання спеціалізованих пристроїв. Але за виконання функцій АП буде знижена швидкодія.

Процесорне обладнання, яке забезпечує відповідну апаратурну підтримку повинен залучати, як мінімум, один повний послідовний арифметичний пристрій на кожне слово асоціативної пам’яті.

Дві основні відміни асоціативного процесора від звичайних паралельних містяться у звичайних типів пам’яті та у відсутності проц. зв.

Якщо розглядати асоціативний пристрій пам’яті, як пам’ять для збереження даних то АП можна буде назвати паралельним процесором. Але так, як і властивість асоціативності є дуже важливою, то АП розглядається як самостійний клас машин з ОКМД архітектурою.

У асоціативних процесорів, орієнтованих на спеціалізованому застосуванні, окремі елементи базової архітектури представлені не явно. У механічній та у віртуальній пам’яті може бути відсутній регістр вибирання слів. Кожне слово пам’яті може знадобитися у будь – який момент часу.

Регістр маски може використовуватись за замовчуванням. Поля пошуку можуть бути відомі і передбачені заздалегідь. В деяких системах обробки даних, може бути введена більша кількість регістрів. У системах управління існують 3 регістра, які вказують напрямок пошуку слів (x,y,z).

Пристрій управління може бути як простим так і складним. В складному варіанті пристрій керування залучає в комп’ютері мікросеквенсор це пристрій, який визначає порядок виконання операцій на рівні розрядів.

Асоціативний процесор працює з 8 – ма словами та 4 – ма 3 – ох бітовими полями.

В регістр даних записуємо слово, яке необхідно порівняти із змістом пам’яті. Регістр маски вказує ті розряди шуканих слів, які повинні бути залучені у операції пошуку. У регістр результатів записаний результат пошуку. Регістр вибирання слів вибирає слово, яке приймає участь у пошуку.

У даному нашому прикладі слово 7, яке необхідно порівняти, як показує вміст регістру вибірки слів не увійшло в число тих, що вибрали. Вміст регістру маски показує, що у пошуку приймає участь вміст першого поля регістру даних.

У процесі виконання операції АП, а саме пошуку на рівність буде виконане порівняння першого пошуку із вмісту відповідних полів, що вибрані. З таких слів, тільки слова 3 та 6 задовольняють умові пошуку, ці слова після завершення пошуку відмічені 1 в регістрі результату. Слово 7 також повинно було задовольнити умову пошуку. Але вміст регістру вибірки слів показує, що воно не увійшло у набір слів для участі операції порівняння.

У багатьох АП за операцією пошуку повинна слідувати операція зчитування. Слова, що ідентифікуються, зчитуються послідовно. Існують інші операції пошуку. Вміст регістра результатів може бути переписаний у регістр вибірки слів, для того, щоб результат можна було використати в якості нового вмісту регістру вибірки слів. Може бути вміщена серія результатів пошуку, результат яких логічно об’єднаний, тобто дані які знаходяться в регістрі результатів пошуку логічно перемножуються із вмістом регістру вибірки слів, що формують новий вміст останнього.

Число вбудованих логічних функцій може бути великою. У системі АП присутній пристрій дозволу множинних збігів, або спів падань. На мал..АП він показаний стрілкою.

Якщо результат пошуку отримали відліки від декількох слів, то ДМЗ вказує на 1-ий відлік, або на інакше на саме верхнє слово для якого виконується умова пошуку.

Для АП розробляються багато режимні пристрої пам’яті.

МАТРИЧНІ ПРОЦЕСОРИ.

Аніак 4