Аппаратура

БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТОЛИЧЕСКИХ АРХИТЕКТУР

• Систола представляет собой сеть связанных вычислительных ячеек, обычно простых;
• Каждая ячейка содержит в себе буферный входной регистр для данных и вычислитель, оперирующий с содержимым этого регистра. Выход вычислителя может подаваться на входы других ячеек;
• Операции в систоле производятся по типу конвейерной обработки;
• Вычисления в систоле регулируются с помощью общего тактового сигнала;

БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТОЛИЧЕСКИХ АРХИТЕКТУР

• Основные характеристики систолической ВА:
• однородность процессорного поля,
• регулярность (постоянство) межпроцессорных соединений,
• синхронностью функционирования процессорных элементов.
• В каждый момент времени выполняются одновременные одинаковые операции или одинаковые вычислительные модули.
• Такими модулями могут быть:
• модули обработки данных и вычислений
• модули, отвечающие за внешнюю коммуникацию.
• Каждый из двух типов этих модулей выполняется в свою фазу обработки.
• Фазы обработки систолических ВА:
• К: внешняя коммуникация между ПЭ;
• В: вычисления в ПЭ;
• У: управление вычислениями и коммуникацией (очень короткая).

ФАЗЫ ОБРАБОТКИ СИСТОЛИЧЕСКИХ ВА

• Фаза коммуникации. В этот интервал времени во всей процессорной сети одновременно происходит обмен данными между ПЭ. Интервал должен по длительности соответствовать наиболее долгой операции коммуникации в сети.
• Фаза вычисления. Осуществляет вычисления и обработку информации. Длительность данной фазы должна соответствовать наиболее продолжительному вычислительному модулю.
• Фаза управления. Осуществляет выполнение операций по старту и окончанию работ процессорного поля (соответствуют началу и концу каждой вычислительной операции). Останов обработки процессов в любой момент времени до получения результата.
• Применение систолических ВА:
• ускорители, встроенные в ПК и реализующие конкретные вычислительные алгоритмы (матричные операции, решение систем линейных алгебраических уравнений, распознавание образов, сортировка и др. ). В этом случае процессорная плата используется в качестве сопроцессора. Время вычислений сокращается на 1 – 3 порядка.
• систолические процессоры, встроенные в технические системы, которые используются для цифровой обработки в реальном масштабе времени. Например, алгоритм цифровой фильтрации и др.