Концепция макро-магистральной обработки

Данная концепция основана на следующем соображении. Пусть множество данных может быть обработано посредством решения последовательно более двух различных задач, тогда эту обработку можно осуществить при помощи двух различных процессоров каждый из которых выполняет решение одной из задач. Данные из буфера поступают на исполнение в первый процессор который выполняет решение к первой задаче. После этого результаты поступают в следующий буфер, откуда они передаются во второй процессор для решения второй задачи. В это же время следующий массив данных поступает из первого буфера в первый процессор и т.д. в результате чего оба процессора работают одновременно. Понятно что макро-магистральная обработка может быть реализована при помощи обычных процессоров. Таким образом все три вида обработки характерны тем что имеется магистраль обработки с независимыми компонентами которые при заполнении магистрали работают одновременно и без перерывов. Магистральные системы можно различать не только по способу магистральной обработки но и по типу конфигурации магистрали статические и динамические с аппаратной или программной перестройкой а также по типу команд, то есть с обычными или векторными командами. Функциональные возможности магистральной обработки наиболее полно проявляются при векторной обработке данных. Когда при помощи так называемых векторных команд выполняются однотипные операции над группами данных. Векторная структура магистральных систем характерна наличием одной или более многофункциональных магистралей в исполнительном устройстве и соответствующих средств управления в процессоре. В случае магистрали статической конфигурации устройство управления оказывается достаточно простым. При динамической конфигурации управление сложнее, но и существенно выше производительность, вследствие одновременного существования нескольких конфигураций. Векторная обработка сопряжена с некоторыми недостатками, главными из которых являются усложнение векторных операций, по сравнению со скалярными и существенный разрыв между алгоритмами скалярной и векторной обработки. Кроме того для подготовки векторной операции требуется определенное время необходимы вспомогательные средства управления конфигурацией магистрали и подготовкой операндов. А для оптимизации машинного кода требуется более развитая система команд и более эффективные компиляторы. Конвейерные вычислительные системы, в архитектурном плане, занимают промежуточное место среди средств обработки информации, базирующихся на модели вычислителя и средств основанных на модели коллектива вычислителей. Имеется тенденция к неуклонному совершенствованию конвейерных вычислительных систем в направлении в коллектив вычислителей. Таким образом высокий уровень быстродействия достигнут за счет параллельной работы нескольких конвейеров и на уровне фаз выполнения арифметических операций. Что обеспечивает одновременное выполнение нескольких фаз операций но над различными операндами. Возможности по наращиванию эффективности конвейерных вычислительных систем ограничены: во-первых число процессоров в системе определяется алгоритмическими возможностями решаемых задач, надежностью управляющего устройства и технико-экономическими ограничениями. В настоящее время это число существенно меньше 10. Во-вторых число модулей в одном конвейерном процессоре не может быть произвольно большим. Это число тоже порядка 10. В-третьих число секций в любом модуле (в данном случае мы говорим о реализации конвейерного способа обработки на микро уровне) ограничивается алгоритмами выполнения арифметических операций и имеет порядок равный 10. Таким образом, ясно что главные ограничения в наращивании производительности конвейерных вычислительных систем следуют из трудностей распараллеливания заданий и их потенциально низкой надежности, то есть выход из строя управляющего устройства или любого модуля конвейера приводит к отказу системы в целом или в наилучшем случае к сильному сужению круга решаемых задач.