Un superordinador és un ordinador molt potent que inclou arquitectura, recursos i components que ofereix una gran potència de càlcul al consumidor. Un superordinador també conté un gran nombre de processadors que realitza milions o milers de milions de càlculs cada segon. Així, aquests ordinadors poden realitzar nombroses tasques en pocs segons. Hi ha tres tipus de superordinadors, ordinadors de clúster estretament connectats que funcionen junts com una sola unitat. Els ordinadors bàsics es poden connectar a LAN de baixa latència i ample de banda elevat i, finalment, ordinadors de processament vectorial que depenen d'un processador o vectors de matriu. Un processador de matriu és com una CPU que ajuda a realitzar operacions matemàtiques sobre diversos elements de dades. El processador de matriu més famós és l'ordinador ILLIAC IV dissenyat per Burroughs Corporation. Aquest article tracta una visió general d'un processador de matriu - Funcionament, tipus i aplicacions.
Què és el processador de matrius?
Un processador que s'utilitza per realitzar diferents càlculs en una gran matriu de dades s'anomena processador de matriu. Els altres termes utilitzats per a aquest processador són processadors vectorials o multiprocessadors. Aquest processador només realitza una instrucció a la vegada en una matriu de dades. Aquests processadors treballen amb grans conjunts de dades per executar càlculs. Per tant, s'utilitzen principalment per millorar el rendiment dels ordinadors.
Arquitectura del processador de matrius
Un processador de matriu inclou una sèrie d'ALU (Unitats Aritmètiques Lògiques) que permeten processar tots els elements de la matriu junts. Cada ALU del processador disposa de memòria local que es coneix com a Element de processament o PE. L'arquitectura d'aquest processador es mostra a continuació. Mitjançant l'ús d'aquest processador, s'emet una única instrucció a través d'una unitat de control i aquesta instrucció simplement s'aplica a una sèrie de conjunts de dades simultàniament. Mitjançant una única instrucció, es realitza una operació similar en una matriu de dades que la fa apta per a càlculs vectorials.
L'arquitectura de processament de matrius es coneix com a matriu o matriu bidimensional. Aquesta arquitectura la implementa el processador bidimensional. En aquest processador, la CPU emet una única instrucció i després d'això, s'aplica a un no. de dades simultàniament. Aquesta arquitectura depèn principalment del fet que tots els conjunts de dades funcionen amb instruccions similars, però, si aquests conjunts de dades depenen els uns dels altres, no és possible aplicar un processament paral·lel. Així, aquests processadors contribueixen de manera eficient i milloren la velocitat de processament en comparació amb totes les instruccions.
Funcionament del processador Array
Un processador de matrius té una arquitectura dissenyada principalment per processar matrius de nombres. Aquesta arquitectura de processador conté una sèrie de processadors que funcionen simultàniament, cadascun d'ells gestionant un element de matriu, de manera que s'aplica una única operació a tots els elements de la matriu en paral·lel. Per obtenir el mateix efecte dins d'un processador convencional, l'operació s'ha d'aplicar a tots els elements de la matriu de manera seqüencial i molt més lentament.
Aquest processador és una unitat autònoma connectada a l'ordinador principal mitjançant un bus intern o un port d'E/S. Aquest processador augmenta la velocitat general de processament d'instruccions. Aquests processadors funcionen de manera asíncrona des de la CPU de l'amfitrió per millorar la capacitat global del sistema. Aquest processador és una eina molt potent que gestiona problemes amb un alt nivell de paral·lelisme.
Tipus de processadors de matrius
Hi ha dos tipus de processadors de matriu com; adjunt i SIMD que es comenta a continuació.
Processador de matriu connectat
A continuació es mostra el processador auxiliar com el processador de matriu connectat. Aquest processador simplement està connectat a un ordinador per millorar el rendiment d'una màquina en tasques computacionals numèriques. Aquest processador està connectat a l'ordinador de propòsit general mitjançant una interfície d'E/S i una interfície de memòria local on es connecten tant les memòries com la principal i la local. Aquest processador aconsegueix un alt rendiment mitjançant el processament paral·lel per múltiples unitats funcionals.
Processador SIMD Array
Els processadors SIMD (‘Single Instruction and Multiple Data Stream’) són ordinadors amb diverses unitats de processament que funcionen en paral·lel. Aquestes unitats de processament realitzen la mateixa operació en sincronització sota la supervisió de la unitat de control comuna (CCU). El processador SIMD inclou un conjunt de PE (elements de processament) idèntics on cada PES té una memòria local.
Aquest processador inclou una unitat de control mestra i una memòria principal. La unitat de control mestra del processador controla el funcionament dels elements de processament. I també, descodifica la instrucció i determina com s'executa la instrucció. Així, si la instrucció és control de programa o escalar, s'executa directament a la unitat de control mestra. La memòria principal s'utilitza principalment per emmagatzemar el programa, mentre que cada unitat de processament utilitza operands que s'emmagatzemen a la seva memòria local.
Avantatges
Els avantatges d'un processador de matriu inclouen els següents.
- Els processadors de matriu milloren tota la velocitat de processament d'instruccions.
- Aquests processadors s'executen de manera asíncrona des de la CPU de l'amfitrió, la capacitat global del sistema es millora.
Aquests processadors inclouen la seva pròpia memòria local que proporciona memòria addicional als sistemes. Per tant, aquesta és una consideració important per als sistemes a través d'un espai d'adreces limitat o memòria física. - Aquests processadors simplement realitzen càlculs sobre una gran varietat de dades.
- Aquestes són eines extremadament potents que ajuden a manejar problemes amb una gran quantitat de paral·lelisme.
- Aquest processador inclou una sèrie d'ALUs que permeten processar tots els elements de la matriu simultàniament.
- En general, els dispositius d'E/S d'aquest sistema de matriu de processadors són molt eficients per subministrar les dades necessàries directament a la memòria.
- El principal avantatge d'utilitzar aquest processador amb una gamma de sensors és una empremta més lleugera.
Aplicacions
El aplicacions dels processadors de matriu incloure el següent.
- Aquest processador s'utilitza en aplicacions mèdiques i d'astronomia.
- Són molt útils per millorar la parla.
- Aquests s'utilitzen en sonar i radar sistemes.
- Són aplicables a l'exploració sísmica i anti-jamming. comunicació sense fils .
- Aquest processador està connectat a un ordinador de propòsit general per millorar el rendiment de l'ordinador en tasques computacionals aritmètiques. Així s'aconsegueix un alt rendiment mitjançant el processament paral·lel de diverses unitats funcionals.
Per tant, aquesta és una visió general d'un processador de matriu que té una arquitectura específica per tractar matrius numèriques. Això està dissenyat el processador com a unitat independent i es connecta a un ordinador mitjançant un bus intern o port d'E/S. L'ordinador ILLIAC IV és el processador de matriu SIMD més famós dissenyat per Burroughs Corporation . Un processador de matriu i un processador vectorial són iguals amb una lleugera diferència. La diferència entre aquests dos processadors és; un processador vectorial utilitza diverses canonades vectorials, però un processador de matriu utilitza un no. d'elements de processament per treballar en paral·lel. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és a processador ?
