Ein Supercomputer ist ein sehr leistungsfähiger Computer, der Architektur, Ressourcen und Komponenten umfasst, die dem Verbraucher eine enorme Rechenleistung verleihen. Ein Supercomputer enthält auch eine große Anzahl von Prozessoren die jede Sekunde Millionen oder Milliarden von Berechnungen durchführt. So können diese Computer zahlreiche Aufgaben in wenigen Sekunden erledigen. Es gibt drei Arten von Supercomputern, eng verbundene Cluster-Computer, die wie eine Einheit zusammenarbeiten. Commodity-Computer können sich mit LANs mit geringer Latenz und hoher Bandbreite und schließlich mit Vektorverarbeitungscomputern verbinden, die von einem Array-Prozessor oder Vektoren abhängen. Ein Array-Prozessor ist wie eine CPU, die bei der Durchführung mathematischer Operationen an verschiedenen Datenelementen hilft. Der bekannteste Array-Prozessor ist der Computer ILLIAC IV, der von der Burroughs Corporation entwickelt wurde. Dieser Artikel enthält eine Übersicht über eine Array-Prozessor – Arbeitsweise, Typen & Anwendungen.
Was ist ein Array-Prozessor?
Ein Prozessor, der verwendet wird, um verschiedene Berechnungen mit einem riesigen Datenfeld durchzuführen, wird als Array-Prozessor bezeichnet. Die anderen für diesen Prozessor verwendeten Begriffe sind Vektorprozessoren oder Multiprozessoren. Dieser Prozessor führt jeweils nur einen einzigen Befehl auf einem Array von Daten aus. Diese Prozessoren arbeiten mit riesigen Datensätzen, um Berechnungen auszuführen. Daher werden sie hauptsächlich zur Leistungssteigerung von Computern verwendet.
Array-Prozessor-Architektur
Ein Array-Prozessor enthält eine Reihe von ALUs (Arithmetic Logic Units), die es ermöglichen, alle Array-Elemente zusammen zu verarbeiten. Jede ALU im Prozessor ist mit einem lokalen Speicher versehen, der als Verarbeitungselement oder PE bekannt ist. Die Architektur dieses Prozessors ist unten gezeigt. Durch die Verwendung dieses Prozessors wird eine einzige Anweisung durch eine Steuereinheit ausgegeben und diese Anweisung wird einfach auf eine Anzahl von Datensätzen gleichzeitig angewendet. Durch die Verwendung einer einzigen Anweisung wird eine ähnliche Operation an einem Array von Daten durchgeführt, was es für Vektorberechnungen geeignet macht.
Die Array-Verarbeitungsarchitektur ist als 2-dimensionales Array oder Matrix bekannt. Diese Architektur wird durch den zweidimensionalen Prozessor implementiert. In diesem Prozessor gibt die CPU eine einzelne Anweisung aus und danach wird sie auf eine Nr. angewendet. von Daten gleichzeitig. Diese Architektur hängt hauptsächlich von der Tatsache ab, dass alle Datensätze nach ähnlichen Anweisungen arbeiten, aber wenn diese Datensätze voneinander abhängig sind, ist es nicht möglich, eine parallele Verarbeitung anzuwenden. Somit tragen diese Prozessoren effizient bei und verbessern die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu den gesamten Befehlen.
Funktionsweise des Array-Prozessors
Ein Array-Prozessor hat eine Architektur, die hauptsächlich für die Verarbeitung von Zahlenarrays ausgelegt ist. Diese Prozessorarchitektur enthält eine Anzahl von Prozessoren, die gleichzeitig arbeiten, wobei jeder ein Array-Element handhabt, so dass eine einzige Operation parallel auf alle Array-Elemente angewendet wird. Um den gleichen Effekt in einem herkömmlichen Prozessor zu erzielen, sollte die Operation sequentiell und viel langsamer auf jedes Array-Element angewendet werden.
Dieser Prozessor ist eine eigenständige Einheit, die über einen internen Bus oder einen I/O-Port mit dem Hauptcomputer verbunden ist. Dieser Prozessor erhöht die Gesamtgeschwindigkeit der Befehlsverarbeitung. Diese Prozessoren arbeiten asynchron von der Host-CPU, um die Gesamtsystemkapazität zu verbessern. Dieser Prozessor ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug, das Probleme mit einem hohen Maß an Parallelität handhabt.
Arten von Array-Prozessoren
Es gibt zwei Arten von Array-Prozessoren wie; beigefügt und SIMD, die unten besprochen wird.
Angeschlossener Array-Prozessor
Der Hilfsprozessor wie der angeschlossene Array-Prozessor ist unten gezeigt. Dieser Prozessor wird einfach an einen Computer angeschlossen, um die Leistung einer Maschine bei numerischen Rechenaufgaben zu verbessern. Dieser Prozessor ist über eine E/A-Schnittstelle und eine lokale Speicherschnittstelle mit dem Allzweckcomputer verbunden, wo sowohl die Speicher wie der Haupt- als auch der lokale Speicher angeschlossen sind. Dieser Prozessor erreicht eine hohe Leistung durch parallele Verarbeitung durch mehrere Funktionseinheiten.
SIMD-Array-Prozessor
SIMD-Prozessoren („Single Instruction and Multiple Data Stream“) sind Computer mit mehreren Verarbeitungseinheiten, die parallel arbeiten. Diese Verarbeitungseinheiten führen die gleiche Operation beim Synchronisieren unter der Überwachung der gemeinsamen Steuereinheit (CCU) durch. Der SIMD-Prozessor enthält einen Satz identischer PEs (Verarbeitungselemente), wobei jedes PES einen lokalen Speicher hat.
Dieser Prozessor enthält eine Hauptsteuereinheit und einen Hauptspeicher. Die Hauptsteuereinheit im Prozessor steuert den Betrieb der Verarbeitungselemente. Außerdem dekodiert es die Anweisung und bestimmt, wie die Anweisung ausgeführt wird. Wenn es sich bei der Anweisung also um eine Programmsteuerung oder einen Skalar handelt, wird sie direkt in der Master-Steuereinheit ausgeführt. Der Hauptspeicher wird hauptsächlich zum Speichern des Programms verwendet, während jede Verarbeitungseinheit Operanden verwendet, die in ihrem lokalen Speicher gespeichert sind.
Vorteile
Zu den Vorteilen eines Array-Prozessors gehören die folgenden.
- Array-Prozessoren verbessern die gesamte Befehlsverarbeitungsgeschwindigkeit.
- Diese Prozessoren laufen asynchron von der Host-CPU, wodurch die Gesamtkapazität des Systems verbessert wird.
Diese Prozessoren enthalten ihren eigenen lokalen Speicher, der Systemen zusätzlichen Speicher bereitstellt. Dies ist also eine wichtige Überlegung für die Systeme durch einen begrenzten Adressraum oder physischen Speicher. - Diese Prozessoren führen einfach Berechnungen mit einer riesigen Datenmenge durch.
- Dies sind äußerst leistungsstarke Tools, die bei der Bewältigung von Problemen mit einem hohen Maß an Parallelität helfen.
- Dieser Prozessor enthält eine Anzahl von ALUs, die es ermöglichen, alle Array-Elemente gleichzeitig zu verarbeiten.
- Im Allgemeinen sind die E/A-Vorrichtungen dieses Prozessor-Array-Systems sehr effizient beim direkten Liefern der erforderlichen Daten an den Speicher.
- Der Hauptvorteil der Verwendung dieses Prozessors mit einer Reihe von Sensoren ist ein geringerer Platzbedarf.
Anwendungen
Das Anwendungen von Array-Prozessoren füge folgendes hinzu.
- Dieser Prozessor wird in medizinischen und astronomischen Anwendungen eingesetzt.
- Diese sind sehr hilfreich bei der Sprachverbesserung.
- Diese werden in Sonar und verwendet Radar Systeme.
- Diese sind anwendbar in Anti-Jamming, seismischer Exploration & drahtlose Kommunikation .
- Dieser Prozessor ist mit einem Allzweckcomputer verbunden, um die Leistung des Computers bei arithmetischen Rechenaufgaben zu verbessern. So erreicht es eine hohe Performance durch parallele Verarbeitung durch mehrere Funktionseinheiten.
Somit ist dies ein Überblick über einen Array-Prozessor, der eine spezifische Architektur hat, um mit numerischen Arrays umzugehen. Diese Prozessor ausgelegt ist als unabhängige Einheit und ist über einen internen Bus oder I/O-Port mit einem Computer verbunden. Der ILLIAC IV-Computer ist der bekannteste SIMD-Array-Prozessor, der von der Burroughs Corporation entwickelt wurde . Ein Array-Prozessor und ein Vektorprozessor sind beide gleich mit einem kleinen Unterschied. Der Unterschied zwischen diesen beiden Prozessoren ist; Ein Vektorprozessor verwendet mehrere Vektorpipelines, aber ein Array-Prozessor verwendet keine. von Verarbeitungselementen parallel zu arbeiten. Hier ist eine Frage an Sie, was ist ein Prozessor ?
