Матричные вычислительные системы

Матричные системы являются наиболее распространенными представителями сис­тем, класса: «один поток команд - множество - потоков данных», которые лучше всего приспособлены для решения задач, характеризующихся параллелизмом независимых объ­ектов или данных.

Организация систем подобного типа на первый взгляд достаточно проста. Они име­ют общее управляющее устройство, генерирующее поток команд и большое число про­цессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждая свой поток данных. Таким образом, производительность системы оказывается равной сумме произво-дительностей всех процессорных элементов. Однако на практике, чтобы обеспечить дос­таточную эффективность системы при решении широкого круга задач необходимо орга­низовать связи между процессорными элементами с тем, чтобы наиболее полно загрузить их работой. Именно характер связей между процессорными элементами и определяет раз­ные свойства системы.

Рис.7.3 Структура матричной вычислительной системы "SOLOMON"

Система SOLOMON содержит 1024 процессорных элемента, соединены в виде мат­рицы: 32x32. Каждый процессорный элемент матрицы включает в себя процессор, обес­печивающий выполнение последовательных поразрядных арифметических и логических операций, а также оперативное ЗУ, емкостью 16 Кбайт. Длина слова - переменная от 1 до 128 разрядов. Разрядность слов устанавливается программно. По каналам связи от устрой­ства управления передаются команды и общке константы. В процессорном элементе ис­пользуется, так называемая, много модальная логика, которая позволяет каждому процес­сорному элементу выполнять или не выполнять общую операцию в зависимости от значе­ний обрабатываемых данных. В каждый момент все активные процессорные элементы выполняют одну и ту же операцию над данными, хранящимися в собственной памяти и имеющими один и тот же адрес.

Идея многомодальное™ заключается в том, что в каждом процессорном элементе имеется специальный регистр на 4 состояния - регистр моды. Мода (модальность) зано­сится в этот регистр от устройства управления. При выполнении последовательности ко­манд модальность передается в коде операции и сравнивается с содержимом регистра мо­ды. Если есть совпадения, то операция выполняется. В других случаях процессорный эле­мент не выполняет операцию, но может, в зависимости от кода, пересылать свои операн­ды соседнему процессорному элементу. Такой механизм позволяет выделить строку или столбец процессорных элементов, что очень полезно при операциях над матрицами. Взаимодействуют процессорные элементы с периферийным оборудованием через внеш­ний процессор.