Вычислительные архитектуры на СБИС

1) Память

2) Логика + память

3) Систолическая

4) Мультимикропроцессорная

5) Универсальная

6) Нейровычислительная

ВА Память

Реализуется на БИС и СБИС. Представляет алгоритм (стек, очередь) доступа к оперативно запоминающему устройству (ОЗУ) и программируемому постоянно запоминающему устройству (ППЗУ).

Память может быть как общей, так и локальной.

рис. однопортовые ОЗУ, 2-х портовые ОЗУ, изолированные блоки ОЗУ

ВА Логика + память

Реализуется на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Реализация алгоритмов обрабатывается в специально создаваемой вычислительной системе из стандартных вычислительных блоков.

В отличие от обычных интегральных схем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования. При программировании в память ПЛИС записывается двоичный код, с помощью которого создается требуемая конфигурация из элементов, которые имеются в ПЛИС.

Кроме операций доступа к памяти могут выполняться логические операции, операции ввода вывода, обработка данных в регистрах. С помощью этой ВА можно сделать вычислительную систему, лишенную избыточности.

Альтернативой ПЛИС являются заказные БИС и СБИС, которые существенно дороже, и компьютеры (микроконтроллеры), которые из-за программного способа реализации алгоритмов медленнее ПЛИС.

Систолическая ВА

Реализуется на систолических процессорах, цифровых сигнальных процессорах (ЦСП) и транспьютероподобных цифровых сигнальных процессорах (ТП ЦСП).

Систолическая ВА предназначена для реализации только отдельных классов алгоритмов, в специально создаваемых процессорных сетях, размещаемых на процессорных платах или в заказных СБИС. Такая процессорная плата может представлять собой ускоритель вычислений или сопроцессором. И процессорная плата, и заказная СБИС являются внешними устройствами по отношению к вычислительной системе (ВС).

Систолическая схема вычислений представляет собой конвейер, в котором данные проходят обработку от одной границы ВС – входа к другой границе — выходу.

Аппаратная реализация алгоритмов в процессорной сети позволяет добиться ускорения, на 1, 3 порядка, т.е. в 10-10^3 раз. В конкретной процессорной сети может быть реализован только один или узкий класс алгоритмов, поэтому реализуемые алгоритмы в ней называют жесткими алгоритмами.

Мультимикропроцессорная ВА

Реализуется на транспьютерах (Т) и ТП ЦСП.

Транспьютер — интегрально (в одном чипе или кристалле) выполненное семейство системных компонент, в составе которых: процессор, таймер, память, каналы последовательного ввода-вывода, контроллер внешней оперативной памяти.

Мультимикропроцессорная ВА представляет собой сеть ПЭ, в которой выполняется набор программных модулей. Для реализации используются однородные и неоднородные процессорные сети. Однородные состоят из одинаковых ПЭ. Неоднородные – из ПЭ разных типов, для объединения которых в единую вычислительную сеть, требуются специальные согласующиеся интерфейсные СБИС.

Каждый из ПЭ хорошо программируется и представляет собой универсальный МП, имеющий внешние коммуникационные каналы – линки связи, с помощью которых МП соединяются в сети. Через линии связи осуществляется передача между программными модулями, выполняемыми на разных МП. Другой способ объединения процессоров в сеть предполагает использование общей памяти (многопортовой).

Класс реализуемых алгоритмов значительно шире, чем в систолических ВА. За счет возможностей программирования ПЭ (транспьютеров и ТП ЦСП), а также адаптеров и коммутаторов, позволяющих подключать ПК и изменять конфигурацию процессорной сети.

Для подключения ТП ЦСП к ПК, используется реализуемое на том же кристалле устройство, называемое интерфейса хоста – процессора.

Электронный коммутатор, входящий в состав транспьютерной элементной базы, всегда управляется транспьютером, на котором имеется программа, изменяющая соединения транспьютеров в сети.

Транспьютерные платы

рис. транспьютерные платы с и без коммутатора

T212 – содержит программу управления коммутатором.

Tr - корневой транспьютер. Осуществляет подключение транспьютерной сети к ПК.

При использовании коммутатора все транспьютеры вычислительного ресурса, подключаются к шине коммутатора. Коммутатор С0004, имеет 32 выходных и выходных канала, произвольно соединяемых. Каждый вход может быть соединен только с 1 выходом, и наоборот. Если количество каналов одного коммутатора недостаточно для подключения всех транспьютеров, то создается каскадная схема из нескольких коммутаторов с требуемым количеством каналов.

Адаптер является промежуточным СБИС между ПК и транспьютерной платой. Обмен данных между транспьютерными сетями через линии, производится с помощью последовательной байтовой передачи данных. Общая шина (ОШ) ПК работает в режиме параллельной байтовой передачи данных, поэтому требуется адаптер, осуществляющий согласование режимов передачи данных.

Транспьютерная плата по отношению к ПК являются внешним устройством, и подключается на один из свободных внешних адресов. С другой стороны это сложное процессорное устройство в составе системы ПК - транспьютерные сети. Понятно, что транспьютерная сеть может быть использована и без ПК, и иметь в своем составе жесткий диск или использоваться без HDD в которой программа и данные хранятся в ПЗУ.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: