第9章计算机体系结构的发展 内容提要 在计算机系统结构的发展中,除了建立在传统计算机上的向量机 阵列机、并行多处理机之外,还岀现了脉动阵列机、数据流机、归约 机以及各种人工智能机等。其中仅脉动阵列机推出较早,技术比较成 熟之外,其它尚在研究阶段,有些技术还不成熟,本章仅以作简单介 绍,其目的是为读者指出一些新的研究方向,以便在今后的工作中能 够从事该领域的研究
第9章 计算机体系结构的发展 • 内容提要: 在计算机系统结构的发展中，除了建立在传统计算机上的向量机、 阵列机、并行多处理机之外，还出现了脉动阵列机、数据流机、归约 机以及各种人工智能机等。其中仅脉动阵列机推出较早，技术比较成 熟之外，其它尚在研究阶段，有些技术还不成熟，本章仅以作简单介 绍，其目的是为读者指出一些新的研究方向，以便在今后的工作中能 够从事该领域的研究
第9章计算机体系结构的发展 91脉动阵列机 9.2数据流计算机 9.3归约机 94人工智能计算机的研究与发展
第9章 计算机体系结构的发展 9.1 脉动阵列机 9.2 数据流计算机 9.3 归约机 9.4 人工智能计算机的研究与发展
9.1脉动阵列机 91.1脉动阵列机的组成原理 91,2面向特定算法脉动阵列机的结构形式 9.1.3通用脉动阵列机的结构
9.1 脉动阵列机 9.1.1 脉动阵列机的组成原理 9.1.2 面向特定算法脉动阵列机的结构形式 9.1.3 通用脉动阵列机的结构
9.1.1脉动阵列机的组成原理 1.脉动阵列机概述 阵列机是由主控制器CU将指令广播给各个处理单元,再由其中活跃的处 理单元以同步的方式执行这同一功能的指令。而脉动阵列机(Ssto| iC Array Computer)则是阵列内所有处理单元的数据锁存器受同一时钟脉冲的控制。 当阵列机运算时,数据在各处理单元问沿各自的方向同步向前推进,就象人 体內的血液一样,随着脉搏跳动,一拍一拍地向前涌动 脉动阵列机的基本原-91示。图(a)表示传统的阵列机的 一个处理单元PE的工作过程,数据来自存储器,运算完成后再送入存储器。 若设存储器的带宽为10MB/S,P运算一次需要两个单字节的操作数,那么 系统的运算速度不可能超过每秒5M次 而图(b)是由6个处理单元构成一条流水线,存储器读岀的数据依次流 过各处理单元,同时运算。因此,整体系统的速度就可能是单一PE单元的6倍。 这样就构成简单的一维线性脉动阵列机
9.1.1 脉动阵列机的组成原理 1. 脉动阵列机概述 阵列机是由主控制器CU将指令广播给各个处理单元，再由其中活跃的处 理单元以同步的方式执行这同一功能的指令。而脉动阵列机（Systolic Array Computer）则是阵列内所有处理单元的数据锁存器受同一时钟脉冲的控制。 当阵列机运算时，数据在各处理单元间沿各自的方向同步向前推进，就象人 体内的血液一样，随着脉搏跳动，一拍一拍地向前涌动。 脉动阵列机的基本原理如图9.1 所示。图（a）表示传统的阵列机的 一个处理单元PE的工作过程，数据来自存储器，运算完成后再送入存储器。 若设存储器的带宽为10MB/S ，PE运算一次需要两个单字节的操作数，那么 系统的运算速度不可能超过每秒5M次。 而图（b）是由6个处理单元构成一条流水线，存储器读出的数据依次流 过各处理单元，同时运算。因此，整体系统的速度就可能是单一PE单元的6倍。 这样就构成简单的一维线性脉动阵列机
存储器 PE (a)单一PE 存储器 PEPEPEPEPE PE (b)多PE脉动阵列结构 图91脉动阵列结构示意图
图9.1 脉动阵列结构示意图