数据流机和规约机

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1、第八章数据流机和规约机目录数据流机基于数据驱动的，使用数据流语言规约机基于需求驱动的，使用函数式语言数据流计算机数据驱动的概念数据流程序图和语言数据流计算机的结构数据流机器存在的问题数据驱动的概念VonNeumann型计算机的特点在程序计数器集中控制下，顺序地执行指令以控制流（ControlFlow）方式工作可以在系统结构、程序语言、编译技术等方面改进很难最大限度地发掘出计算的并行性任务描述：解方程ax2+bx+c=0，解的形式为：举例：解一元二次方程组Fortran程序READ*,A,B,CX1=2*AD=SQRT(B*B-4*A*C)D=D/X1X2=-B

2、/X1X1=X2+DX2=X2-DPRINT*,X1,X2END数据流方式数据驱动方式（DataDriven）只要一条或一组指令所要求的操作数全部准备就绪，就可立即激发相应的指令或指令组执行不需要程序计数器指令执行是无序的，完全受数据流的驱动只要数据不相关和资源可以利用，就可以并行数据相互关系输入a,b,c-***24*-aqrt//-+abx1x2c求一元二次方程根的数据流程序图控制驱动的控制流方式的特点通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递指令执行的顺序隐含与控制流中，但却可以显示使用专门的控制操作符来实现并行处理指令执行的顺序受程序计数器控制受控制令牌

3、所支配数据驱动的数据流方式只要一条或一组指令所要求的操作数全部准备就绪，就可立即激发相应的指令或指令组执行执行结果的输出将送往等待这一数据的下一条或下一组指令不需要程序计数器指令的执行基本上是无序的，完全受数据流的驱动，与指令在程序中出现的先后次序无关程序设计者完全摆脱了检查和定义程序中所有可能存在的并行性这一繁重工作，只要数据不相关且资源可以利用，就可以并行数据驱动的数据流方式特点没有共享变量的概念，即没有共享存储数据的概念指令执行顺序只受指令中数据相关性的制约数据是以数据令牌方式直接在指令之间传递数据令牌：是一种表示操作数或参数已准备就绪的标志数据流计算模

4、型数据驱动计算是按输入数据可用性决定的次序进行所要求的输入数据全部就绪，即可驱动操作执行提前求值策略需求驱动计算是按数据需求决定的次序进行按需求值，只有当某一函数需要用到某一自变量时，才驱动对该变量的求值操作滞后求值策略减少不必要的求值，辅助开销少，有利于提高系统的效率数据流的语义异步性（Asynchriny）：指一旦操作数到齐就开始操作函数性（Functionality）：指每一数据流操作都是消耗一组输入值，产生一组输出值而不发生副作用（SideEffect），具有变量出现在赋值语句左边仅一次的单赋值特性，从而保证任何两个并发操作可以按任意次序执行，而不会发

5、生相互干扰数据流程序用有向图表示指令级的数据流程序，数据流机器的机器语言有多个结点（Node），并用一些弧（Arc）把它们连接而成每一结点用圆圈或三角形或其他特殊符号表示，处理部件结点内的符号或字母表示一种操作，操作符（Actor）举例：计算z=(a+b)*(a-b)+-*aba+ba-bz数据流程序的执行过程+-*abz+-*abz+-*abz+-*abz3533558-2-16常数产生的结点（Identity）TT激发后没有输入端，只产生常数，激发后输出带常数的令牌算逻运算操作结点（Operator）主要包括常用的+、-、*、/、开方等算术运算及非、与、或

6、、异或、或非等布尔逻辑运算，激发后输出带相应操作结果的令牌复制操作结点（Copy）a…激发后a…aa是数据的多个复制，也可以是控制量的多个复制复制操作结点（Copy）激发后激发后ddddcccc数据连接控制连接判定操作结点（Decider）<0a激发后<0T(a<0)<=a激发后b<=F(a>b)对输入数据按某种关系进行判断和比较，激发后再输出控制端给出带逻辑值真或假的控制令牌控制类操作结点TaTTa激发后T门控结点FaFFa激发后F门控结点SWTFTSWTFaa激发后SWTFFSWTFaa激发后开关门控结点TFMGTa激发后TFMGaTFMGTa激发后TFM

7、Ga归并门控结点举例1：具有条件分支结构的数据流程序>0SWTF+SWTF-yxzIfx>0z=x+yElsez=x-y举例2：具有循环结构的数据流程序<=1000TFMGTF0+初始为F的控制令牌初始数据令牌X输入结果z实现对x循环累加，直到x值超过1000为止，结果为z活动模片表示法ActivityTemplete数据流看成是一组活动模片组成的集合体每一个活动模片相应于数据流程序图中一个或多个操作结点，且由4个域组成，1个操作域，2个操作数域和1个目的域。举例1：计算z=(a+b)*(a-b)+()()i3/1操作码操作数1操作数2目标活动片/部位号ab-

8、()()i3/2abi2*()()i3