Un supercomputer este un computer foarte puternic care include arhitectură, resurse și componente care oferă consumatorului o putere de calcul uriașă. Un supercomputer conține, de asemenea, un număr mare de procesoare care efectuează milioane sau miliarde de calcule în fiecare secundă. Deci, aceste computere pot efectua numeroase sarcini în câteva secunde. Există trei tipuri de supercalculatoare, computere cluster strâns conectate, care funcționează împreună ca o singură unitate. Calculatoarele de bază se pot conecta la rețele LAN cu latență scăzută și lățime de bandă mare și, în sfârșit, computere de procesare vectorială care depind de un procesor sau vectori matrice. Un procesor cu matrice este ca un procesor care ajută la efectuarea operațiilor matematice asupra diferitelor elemente de date. Cel mai faimos procesor matrice este computerul ILLIAC IV, care este proiectat de Burroughs Corporation. Acest articol discută o prezentare generală a unui procesor matrice – lucru, tipuri și aplicații.
Ce este Array Processor?
Un procesor care este folosit pentru a efectua diferite calcule pe o serie uriașă de date se numește procesor matrice. Ceilalți termeni folosiți pentru acest procesor sunt procesoare vectoriale sau multiprocesoare. Acest procesor execută o singură instrucțiune la un moment dat pe o serie de date. Aceste procesoare lucrează cu seturi uriașe de date pentru a executa calcule. Deci, ele sunt utilizate în principal pentru îmbunătățirea performanței computerelor.
Arhitectura procesorului array
Un procesor matrice include un număr de ALU (Unități Aritmetice Logice) care permite ca toate elementele matricei să fie procesate împreună. Fiecare ALU din procesor este prevăzută cu memorie locală care este cunoscută sub numele de Element de procesare sau PE. Arhitectura acestui procesor este prezentată mai jos. Prin utilizarea acestui procesor, o singură instrucțiune este emisă printr-o unitate de control și acea instrucțiune este pur și simplu aplicată unui număr de seturi de date simultan. Folosind o singură instrucțiune, o operație similară este efectuată pe o matrice de date, ceea ce o face potrivită pentru calcule vectoriale.
Arhitectura de procesare a matricei este cunoscută ca o matrice sau o matrice bidimensională. Această arhitectură este implementată de procesorul bidimensional. În acest procesor, CPU emite o singură instrucțiune și după aceea, se aplică unui nr. de date simultan. Această arhitectură depinde în principal de faptul că toate seturile de date funcționează pe instrucțiuni similare, totuși, dacă aceste seturi de date se bazează unul pe celălalt, nu este posibil să se aplice procesarea paralelă. Astfel, aceste procesoare contribuie eficient și îmbunătățesc viteza de procesare în comparație cu toate instrucțiunile.
Funcționarea procesorului Array
Un procesor matrice are o arhitectură concepută în principal pentru procesarea matricelor de numere. Această arhitectură de procesor conține un număr de procesoare care funcționează simultan, fiecare manipulând un element de matrice, astfel încât o singură operație este aplicată tuturor elementelor de matrice în paralel. Pentru a obține același efect într-un procesor convențional, operația ar trebui aplicată fiecărui element de matrice secvenţial și mult mai lent.
Acest procesor este o unitate autonomă conectată la computerul principal printr-o magistrală internă sau un port I/O. Acest procesor mărește viteza generală de procesare a instrucțiunilor. Aceste procesoare funcționează asincron de la procesorul gazdă pentru a îmbunătăți capacitatea generală a sistemului. Acest procesor este un instrument foarte puternic care se ocupă de problemele cu un nivel ridicat de paralelism.
Tipuri de procesoare Array
Există două tipuri de procesoare matrice, cum ar fi; atașat și SIMD care este discutat mai jos.
Procesor de matrice atașat
Procesorul auxiliar precum procesorul matrice atașat este prezentat mai jos. Acest procesor este pur și simplu conectat la un computer pentru a îmbunătăți performanța unei mașini în cadrul sarcinilor numerice de calcul. Acest procesor este conectat la computerul de uz general printr-o interfață I/O și o interfață de memorie locală în care sunt conectate ambele memorii, precum cea principală și cea locală. Acest procesor atinge performanțe ridicate prin procesarea paralelă de către mai multe unități funcționale.
Procesor SIMD Array
Procesoarele SIMD („Single Instruction and Multiple Data Stream”) sunt un computer cu mai multe unități de procesare care funcționează în paralel. Aceste unități de procesare efectuează aceeași operație în sincronizare sub supravegherea unității comune de control (CCU). Procesorul SIMD include un set de PE-uri (elemente de procesare) identice în care fiecare PES are o memorie locală.
Acest procesor include o unitate de control principală și o memorie principală. Unitatea de control principală din procesor controlează funcționarea elementelor de procesare. Și, de asemenea, decodifică instrucțiunea și determină modul în care este executată instrucțiunea. Deci, dacă instrucțiunea este controlul programului sau scalară, atunci este executată direct în unitatea de control master. Memoria principală este folosită în principal pentru a stoca programul, în timp ce fiecare unitate de procesare utilizează operanzi care sunt stocați în memoria locală.
Avantaje
Avantajele unui procesor matrice includ următoarele.
- Procesoarele matrice îmbunătățesc viteza de procesare a întregii instrucțiuni.
- Aceste procesoare rulează asincron de la procesorul gazdă, capacitatea generală a sistemului este îmbunătățită.
Aceste procesoare includ propria lor memorie locală care oferă memorie suplimentară sistemelor. Deci aceasta este o considerație importantă pentru sisteme printr-un spațiu limitat de adrese sau memorie fizică. - Aceste procesoare efectuează pur și simplu calcule pe o gamă largă de date.
- Acestea sunt instrumente extrem de puternice care ajută la rezolvarea problemelor cu o cantitate mare de paralelism.
- Acest procesor include un număr de ALU care permite ca toate elementele matricei să fie procesate simultan.
- În general, dispozitivele I/O ale acestui sistem cu matrice de procesoare sunt foarte eficiente în furnizarea datelor necesare în memorie direct.
- Principalul avantaj al utilizării acestui procesor cu o gamă largă de senzori este o amprentă mai mică.
Aplicații
The aplicații ale procesoarelor matrice includ următoarele.
- Acest procesor este utilizat în aplicații medicale și astronomice.
- Acestea sunt foarte utile în îmbunătățirea vorbirii.
- Acestea sunt folosite în sonar și radar sisteme.
- Acestea sunt aplicabile în anti-blocare, explorare seismică și comunicații fără fir .
- Acest procesor este conectat la un computer de uz general pentru a îmbunătăți performanța computerului în cadrul sarcinilor de calcul aritmetice. Așadar, atinge performanțe ridicate prin procesarea paralelă de către mai multe unități funcționale.
Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui procesor matrice care are o arhitectură specifică pentru a se ocupa de matrice numerice. Acest procesorul este proiectat ca unitate independentă și este conectată la un computer printr-o magistrală internă sau un port I/O. Computerul ILLIAC IV este cel mai faimos procesor SIMD, care este proiectat de Burroughs Corporation . Un procesor matrice și un procesor vectorial sunt ambele la fel, cu o ușoară diferență. Diferența dintre aceste două procesoare este; un procesor vectorial utilizează mai multe conducte vectoriale, dar un procesor matrice utilizează un nr. a elementelor de prelucrare să lucreze în paralel. Iată o întrebare pentru tine, ce este a procesor ?
