Меню

Архитектура реконфигурируемых вычислительных структур

Таким образом, регулярность вычислительной структуры еще не является залогом ее высокой производительности на широком классе задач. Необходимым условием следует считать также возможность ее реконфигурации, чтобы граф G* вычислительного процесса как можно ближе совпадал с графом G решаемой задачи.

Суть концепции РВС в том и заключается, чтобы архитектура вычислительной системы имела возможность адаптироваться под структуру решаемой задачи. В отличие от многопроцессорных вычислительных систем с жесткими межпроцессорными связями, а также кластерных систем, архитектура связей реконфигурируемых вычислителей может изменяться в процессе их функционирования. В результате у пользователя появляется возможность адаптации архитектуры вычислительной системы под структуру решаемой задачи.

В отличие от традиционных методов организации параллельных вычислений РВС ориентируются на абсолютно параллельную форму алгоритма задачи – ее информационный граф. Под информационным графом понимается граф, вершинам которого соответствуют арифметико-логические операции над операндами. Дуги информационного графа соответствуют информационной зависимости между вершинами и, по сути, определяют порядок соединения вычислителей.

Таким образом, идея концепции РВС заключается в аппаратной реализации всех операций, предписанных вершинами информационного графа, и всех каналов передачи данных между вершинами, соответствующих дугам графа. Такое решение задачи принято называть структурным

.

Наиболее наглядно идею РВС можно продемонстрировать на примере т.н. однородной

мультимикроконвейерной

вычислительной среды, представляющую собой матрицу однотипных (как правило однобитных) процессоров.

Суть этого подхода заключается в создании мультиконвейера с жесткой архитектурой и обеспечении коммутационных возможностей за счет придания каждому процессору дополнительных функций транзитной передачи информации. В такую структуру можно отобразить любой граф алгоритма G(Q,X), как показано на рис.1

При этом, как можно заметить из рисунка, часть процессоров будет занята неэффективной работой транзита входной информации к другим узлам структуры, а часть процессоров не будут заняты никакими процессами вообще. К тому же, транзит информации через процессоры вносит дополнительные временные задержки при прохождении данных через мультиконвейер, снижая тем самым темп конвейерной обработки. Кроме того, процесс отображения исходного графа в матричную структуру с жесткой архитектурой является нетривиальной задачей. Очевидным есть и то, что в такой структуре невозможно поместить граф реальной задачи, состоящий из сотен, тысяч и миллионов вершин. Эффективность рассматриваемой архитектуры можно было бы увеличить, применив полнодоступный коммутатор, обеспечивающий возможность полнодоступной коммутации между всеми процессорами мультимикроконвейера. Однако, аппаратные затраты на его реализацию будут недопустимо велики, потому как пропорциональны квадрату числа процессоров.

Рис. 1

Отображение графа G(Q,X) в матричную мультимикроконвейерную структуру

Поэтому более перспективным направлением считается проектирование РВС на основе архитектуры мультимакроконвейерных структур с программируемой логикой (рис. 2). Суть которого состоит в том, чтобы создать архитектуру вычислительной системы, способную реконфигурировать свою структуру к графу алгоритма. При этом, функции коммутации перекладываются с процессоров, как в выше рассмотренном случае, на отдельную коммутационную структуру. В отличие от однородных вычислительных сред, авторы данной концепции предложили строить процессорный узел в виде некоторого множества элементарных многоразрядных процессоров, объединенных полнодоступной коммутационной шиной. При этом, как и в предыдущем случае, процесс решения задачи сводится к организации мультиконвейерных цепочек, отображающих информационный граф решаемой задачи.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи:

Разработка системы управления технологическим сегментом сети
Связь – один из наиболее быстро развивающихся элементов инфраструктуры общества. Телекоммуникационные технологии как самостоятельное понятие возникли в середине XX века, но уже сейчас наблюдается их проникновение во все сферы ...

Приёмник радиовещательный переносной
Бытовые радиовещательные приёмники (в дальнейшем ПРМ) предназначены для приёма программ звукового радиовещания в диапазонах длинных (148 … 285кГц), средних (525 … 1607кГц), коротких (3,95 … 12,1МГц) волн с амплитудной модуляц ...

Техническое переоснащение организационной наблюдательной сети Росгидромета
Последовательное осуществление курса правительства РФ на подъем материального и культурного уровня жизни народа на основе динамичного и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективн ...

(C) 2021 | www.techniformula.ru