Специализированные процессоры. Коммуникационные процессоры. Конвейерные процессоры. Матричные процессоры. Применение. Основные принципы функционирования

Спец. Проц. это процессор, у которого особенности архитектуры, набора структурных блоков, системы команд или конструктивно - технологического исполнения, позволяют значительно повысить эффективность решения достаточно узкого круга специальных задач по сравнению с иными применениями.

Коммуникационные процессоры - это микрочипы, являющие собой нечто среднее между жесткими специализированными интегральными микросхемами и гибкими процессорами общего назначения. Несомненно, истинной причиной бума сетевых процессоров стало ускорение темпов развития рынка. Коммуникационные процессоры программируются, как и привычные нам ПК-процессоры, но построены с учетом сетевых задач, оптимизированы для сетевой работы, и на их основе производители - как процессоров, так и оборудования - пишут программное обеспечение для специфических приложений. Коммуникационный процессор имеет собственную память и оснащен высокоскоростными внешними каналами для соединения с другими процессорными узлами. Его присутствие позволяет в значительной мере освободить вычислительный процессор от нагрузки, связанной с передачей сообщений между процессорными узлами.

Конвейерные процессоры. Конвейеры позволяют обрабатывать более одной команды одновременно. Обработка команды может быть разделена на несколько основных этапов, назовем их микрокомандами. Выделим основные пять микрокоманд:

• Выборка команды
• Расшифровка команды
• Выборка необходимых операндов
• Выполнение команды
• Сохранение результатов

Все этапы команды задействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке: одна за другой. Это, в частности означает, что если первая микрокоманда выполнила свою работу и передала результаты второй, то для выполнения текущей команды она больше не понадобиться, и, следовательно, может приступить к выполнению следующей команды. Такая технология обработки команд носит название конвейерной обработки. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней – длиной конвейера. Во многих вычислительных системах, наряду с конвейером команд, используются и конвейеры данных. Сочетание этих двух конвейеров дает возможность достичь очень высокой производительности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейерных процессоров, способных работать одновременно и независимо друг от друга.

Матричные процессоры. Наиболее распространенными из систем, класса: один поток команд - множество - потоков данных (SIMD), являются матричные системы, которые лучше всего приспособлены для решения задач, характеризующихся параллелизмом независимых объектов или данных.Организация систем подобного типа на первый взгляд достаточно проста. Они имеют общее управляющее устройство, генерирующее поток команд и большое число процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих каждая свой поток данных. Таким образом, производительность системы оказывается равной сумме производительностей всех процессорных элементов. Однако на практике, чтобы обеспечить достаточную эффективность системы при решении широкого круга задач необходимо организовать связи между процессорными элементами с тем, чтобы наиболее полно загрузить их работой. Именно характер связей между процессорными элементами и определяет разные свойства системы.