计算机系统结构第8章

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1、第8章具有现代特色的计算机第8章具有现代特色的计算机8.1脉动阵列机8.2数据流机8.3归约机8.4智能机8.5大规模并行处理机MPP与机群系统第8章具有现代特色的计算机8.1脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理图8.1脉动阵列结构的基本原理第8章具有现代特色的计算机图8.2是一个2×2的二维矩形脉动阵列结构。设阵列中的各PE每步都能执行z←z+xy，x←x，y←y。在这个入入出入出入两维脉动阵列上，如要实现两个2×2的矩阵A和B的乘，其中，aabb11121112A,Baabb212221

2、22第8章具有现代特色的计算机图8.22×2的二维矩形脉动阵列结构例第8章具有现代特色的计算机根据矩阵乘法规则有abababab1111122111121222ABabababab2111222121122222第8章具有现代特色的计算机图8.3在2×2二维矩形脉动阵列上进行两个2×2矩阵相乘的过程第8章具有现代特色的计算机8.1.2面向特定算法的脉动阵列结构图8.4脉动阵列结构的构形举例第8章具有现代特色的计算机例如，图8.5给出了在一个脉动式二维阵列结构上进行二个3×3矩阵A、B相乘

3、的例子。每个处理单元PE内含一个乘法器和一个加法器，可完成一个内积步运算；每经一拍可把3个输入端送来的信息沿3个不同方向，即由左向右的水平方向、由下向上的垂直方向和由左下角到右上角的斜45°方向，同时将结果传送到对应的3个输出端，使a′←a,b′←b,d←a·b+c。现设矩阵A、B分别为第8章具有现代特色的计算机aaabbb111213111213Aaaa,Bbbb212233212223aaabbb313233313233则ccc111213CABccc212223

4、ccc313233第8章具有现代特色的计算机图8.5脉动式二维阵列流水举例第8章具有现代特色的计算机脉动阵列结构有如下一些特点：　1)结构简单、规整，模块化强　2)数据流和控制流的设计简单规整3)具有极高的计算并行性4)脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关第8章具有现代特色的计算机8.1.3通用的脉动阵列结构图8.6可编程脉动阵列结构第8章具有现代特色的计算机图8.7WARP处理机第8章具有现代特色的计算机8.2数据流机8.2.1数据驱动的概念以计算一元二次方程ax2+bx+c=

5、0的根作为例子。假定b2-4ac≥0，可以写出如下的FORTRAN程序：　READ*,A,B,CX1=2*AD=SQRT(B*B-4*A*C)D=D/X1X2=-B/X1X1=X2+DX2=X2-DPRINT*,X1,X2END第8章具有现代特色的计算机图8.8求一元二次方程根的程序中的数据相关关系第8章具有现代特色的计算机图8.9求一元二次方程根的数据流程序图第8章具有现代特色的计算机8.2.2数据流程序图和语言1.数据流程序图图8.10计算z=(a+b)*(a-b)的数据流程序图第8章具有现代

6、特色的计算机图8.11数据流程序图的执行过程第8章具有现代特色的计算机图8.12常用非控制类操作结点及其激发规则第8章具有现代特色的计算机图8.13常用控制类操作结点及其激发规则第8章具有现代特色的计算机图8.14具有条件分支结构的数据流程序图例第8章具有现代特色的计算机图8.15具有循环结构的数据流程序图例第8章具有现代特色的计算机图8.16计算z=(a+b)*(a-b)的活动模片表示法第8章具有现代特色的计算机图8.17图8.14数据流程序图等效的活动模片表示第8章具有现代特色的计算机2.数据

7、流语言单赋值语言是指在程序中，每个变量均只赋值一次，即同一变量名在不同赋值语句的左部最多只出现一次。因此，实际上并没有传统计算机中的变量的概念，只是一种值名。例如，一个程序允许出现如下语句序列：　C=A+BC=C*DF=(C-D)/E第8章具有现代特色的计算机则所使用的语言就不是单赋值语言。若这时只允许把程序写成　C=A+BC1=C*DF=(C1-D)/E其所用的语言就体现出单赋值的规则和要求了。单赋值语言的语义清楚，程序中的并行性易于被编译程序所开发。第8章具有现代特色的计算机下面以这个语言列举

8、其单赋值语言具备的基本特点。　(1)遵循单赋值规则。(2)有丰富的数据类型。(3)具有很强的类型性。(4)具有模块化结构的程序设计思想。(5)没有全局存贮器和状态的概念。(6)程序不规定语句的执行顺序。第8章具有现代特色的计算机8.2.3数据流计算机的结构1.静态数据流机图8.18静态数据流机的结构第8章具有现代特色的计算机图8.19MIT静态数据流机主体结构第8章具有现代特色的计算机图.82027↓8的仲裁网络示意图第8章具有现代特色的计算机2.动态数据流机图8.21动态数据流机