Матрична архітектура комп’ютерів

У матричних комп'ютерах був реалізований безпосередній паралелізм, операції здійснювалися одночасно над декількома даними. Наприклад, при складанні елементів двох векторів, необхідно попарно скласти всі числа, створюючі вектора. До таких же векторних операцій

відносяться обчислення скалярного твору, знаходження максимального елементу, пересилка масивів та інші.

У конвеєрних процесорах одночасно з роботою одного такту поступає інформація для роботи іншого такту. Паралелізм повною мірою здійснюється в разі заповнення всього конвеєра (магістралі). Прикладом таких обчислень може служити обчислення значення багаточлена в деякій точці. Кожен процесорний елемент конвеєра обчислює свій одночлен (доданок), що представляє ступінь з множником. Отриманий результат передається по магістралі, кожен процесорний елемент підсумовує набутого значення зі своїм результатом і передає далі. На виході виходить шукана сума: Rn(x) = a0 xn + ax xnX +... + an1 x + an.

Асоціативні обчислювальні системи володіють асоціативною пам'яттю, в якій пошук інформації здійснюється по її змісту, при цьому процесорний елемент може обслуговувати групу слів пам'яті або тільки одне слово.

Комп'ютери потоків даних. Метою розробки потокових обчислювальних систем було підвищення швидкодії на вже наявній елементній базі.

У машинах потоків даних (data flow) не процесор прочитує заздалегідь готову команду, а сама команда формується в процесі рішення задачі. Елемент пам'яті є деякою структурою, в поля якої записуються ті, що вчинили під час введення або отримані в процесі обробки дані і, коли вся структура заповнена, виконується вказана в одному з полів структури операція. У простому випадку елемент такої пам'яті має вид запису, представленого на рисунку 3.3.1.

Рис.3.3.1. Елемент пам'яті машини потоків даних

В разі готовності, про що сигналізує вміст одного з полів, комірка обробляється вільним в той момент процесорним елементом. На схемі, у вигляді якої змальовується програма, така комірка позначається кружком з двома входами і одним виходом, усередині якого записана операція. Така комірка називається «актором», а дані, що переміщаються від одного актора до іншого, - фішками. Коли актор готовий до виконання, він вважається за «зведеного», а коли його обробка закінчується - він «вистрілює», передаючи дані в інші комірки.

Принципову схему роботи комп'ютера потоків даних можна представити як кільце, по якому рухаються пакети (створювані у вічках структури). «Зведені» операндні пакети вибираються із структурованої пам'яті і передаються на виконання процесорному елементу. З процесорних елементів виходять результуючі пакети, що містять як оброблені дані, так і адреси їх розсилки. Для передачі пакетів на обробку використовується спеціальний розподільний пристрій, а для подальшої розсилки результатів - збираючий пристрій.

Машини потоків даних реалізують той природний паралелізм, який є в методі рішення даної задачі. Якщо число процесорів достатньо велике, то досягається деякий гранично можливий паралелізм.

Комп'ютери потоків даних як комп'ютери нової архітектури були складовою частиною проекту обчислювальних систем п'ятого покоління.