Новосибирский государственный университет Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

Вычислительные системы волнового фронта

Волновые процессорные массивы (wavefront array) - систолические массивы с асинхронной процедурой связи с подтверждением между процессорами.

Интересной разновидностью систолических структур являются матричные процессоры волнового фронта (wavefront array processor), иногда называемые также волновыми или фронтальными.

В основе построения систолических ВС лежит глобальная синхронизация массива процессоров, предусматривающая наличие сети распределения синхронизирующих сигналов по всей структуре. В системах с очень большим числом процессорных элементов (ПЭ) начинает сказываться запаздывание тактовых сигналов. Последнее обстоятельство особенно ощутимо при исполнении массива на базе большой интегральной микросхемы, где связи между ПЭ очень тонкие физически, вследствие чего обладают повышенной емкостью. В итоге возникают серьезные проблемы с синхронизацией, устраняют которые самосинхронизирующиеся схемы управления процессорными элементами. Самосинхронизация заключается в том, что моменты начала очередной операции каждый ПЭ определяет автоматически, по наличию соответствующих операндов, из чего следует, что ВС волнового фронта - это еще одна разновидность потоковых ВС, хотя и узко специализированная. В итоге отпадает необходимость глобальной синхронизации, исчезают непроизводительные временные издержки и повышается общая производительность всей структуры, хотя и усложняется аппаратная реализация каждого ПЭ.

Волновые процессорные массивы сочетают систолическую конвейерную обработку данных с асинхронным характером потока данных. В качестве механизма координации межпроцессорного обмена в волновых системах принята асинхронная процедура связи с подтверждением (handshake). Когда какой-либо процессор массива завершает свои вычисления и готов передать данные соседу, он может это сделать лишь при готовности последнего к их приему. Для проверки готовности соседа передающий процессор сначала направляет ему запрос, а данные посылает только после получения подтверждения о готовности их принять. В систолических ВС фронты вычислений продвигаются по структуре синхронно и представляют собой прямые линии. В волновых системах они могут быть изогнутыми кривыми, меняющими свою конфигурацию во времени в зависимости от задержек в отдельных ПЭ и моментов поступления данных на каждый ПЭ.

По сравнению с систолическими ВС массивы волнового фронта обладают лучшей масштабируемостью, проще в программировании и характеризуются более высокой отказоустойчивостью.

Ключевые термины:  вычислительные системы с систолической структурой;   потоковые вычислительные системы;

Контекстный поиск: Задайте образец для поиска:
    

Федотова Ольга

НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН