新型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)ppt課件

1、根據(jù)具體計(jì)算的問題不同，脈動(dòng)陣列可以有一維線形、二維矩形六邊形/二叉樹形三角形等陣列互連構(gòu)形。Ma b c a b d MMMMMMMMMMMMMMMMMMMd=ab+ca=a, b=b脈動(dòng)式二維陣列流水機(jī)333231232221131211aaaaaaaaaA333231232221131211bbbbbbbbbB333231232221131211cccccccccBAC31kkjikijbaC1i3,1j3 現(xiàn)有矩陣A、B如下，要在二維脈動(dòng)陣列機(jī)上求兩矩陣的乘積C其中在圖中給出了在t1、t2 、t3 時(shí)刻送入數(shù)據(jù)，到t6 時(shí)，從45 方向上將同時(shí)輸出 的值，t7 時(shí)輸出 的值，t8 時(shí)輸

2、出 的值?？梢钥闯?，總共只需用8拍就可以完成兩個(gè)33矩陣相乘，比單處理機(jī)上循環(huán)執(zhí)行所需的27拍，速度提高了兩倍多。 3121111213,ccccc322223,ccc33c a11 a12 a13 0 0 t1 0 a21 a22 a23 0 t2 0 0 a31 a32 a33 t3t8 t6 c12 c13 t6 c11 c21 c31 t8 c33 t7 c23 t7 c22 c32 00000MMMMMMMMMMMMMMMMMMMt100 b31 b21 b11t20 b32 b22 b12 0t3b33 b23 b13 0 0Ma b c a b d 脈動(dòng)陣列計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)：（

3、1）結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)整，模塊化強(qiáng)，可擴(kuò)充性好。非常適合于超大規(guī)模集成電路的實(shí)現(xiàn)。（2）PE間數(shù)據(jù)通信距離短、規(guī)則，使數(shù)據(jù)流和控制流的設(shè)計(jì)、同步控制簡單規(guī)整。（3）具有極高的計(jì)算并行性，可通過流水獲得很高的運(yùn)算效率和吞吐率。（4）脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)形與特定的計(jì)算任務(wù)和算法密切相關(guān)，限制了其應(yīng)用范圍。脈動(dòng)陣列機(jī)的發(fā)展目標(biāo)：研制通用型脈動(dòng)陣列機(jī)。特點(diǎn)：指令的執(zhí)行基本上是無序的，完全受數(shù)據(jù)流的驅(qū)動(dòng)；沒有程序計(jì)數(shù)器PC，取而代之的是“數(shù)據(jù)令牌”?！皵?shù)據(jù)令牌”是一種表示某一操作數(shù)或參數(shù)已準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志。 （1）算邏運(yùn)算結(jié)點(diǎn)： +“加”+1“加1”N“非”“與”算術(shù)運(yùn)算結(jié)點(diǎn)：加、減、乘、除、加l、減1等布爾運(yùn)算結(jié)

4、點(diǎn)：與、或、異或、非等 （2）常數(shù)結(jié)點(diǎn)： 常數(shù)結(jié)點(diǎn)的功能是用來產(chǎn)生一個(gè)常數(shù)。 常數(shù)產(chǎn)生結(jié)點(diǎn)沒有輸入端，只有一條輸出線。n激發(fā)后222數(shù)據(jù)令牌 一般表示數(shù)據(jù)復(fù)制控制復(fù)制o（3）復(fù)制結(jié)點(diǎn)： 數(shù)據(jù)復(fù)制結(jié)點(diǎn)：圖中圓點(diǎn)和箭頭用實(shí)心表示?？刂屏浚ú紶柫浚?fù)制結(jié)點(diǎn)：圖中的圓點(diǎn)和箭頭用空心表示。（4）控制操作結(jié)點(diǎn) ： 激發(fā)后T門控結(jié)點(diǎn) F門控結(jié)點(diǎn)T aT aT激發(fā)后T aF aFT門控：僅當(dāng)布爾控制端為真、且輸入端有數(shù)據(jù)令牌時(shí)才能激發(fā)，然后在輸出端產(chǎn)生數(shù)據(jù)令牌而輸入端的數(shù)據(jù)令牌消失。 F門控：僅當(dāng)布爾控制端為假、且輸入端有數(shù)據(jù)令牌時(shí)才能激發(fā)，然后在輸出端產(chǎn)生數(shù)據(jù)令牌而輸入端的數(shù)據(jù)令牌消失。 MGT F aT激

5、發(fā)后MGT F aMGT F aF激發(fā)后開關(guān)門控結(jié)點(diǎn)SWT F aTSWT F a激發(fā)后SWT F aFSWT F a激發(fā)后歸并門控結(jié)點(diǎn)MGT F a（5）條件判斷結(jié)點(diǎn) ： 0 x x激發(fā)后激發(fā)后T(x0)T(x0) 0 x xy yF(xy)F(x0Z=X-Y X0 oMGT F-+問題：圖中有多少個(gè)結(jié)點(diǎn)？ 出現(xiàn)了多少種結(jié)點(diǎn)？復(fù)制判斷開關(guān)控制復(fù)制算術(shù)運(yùn)算歸并指令存儲(chǔ)部件指令存儲(chǔ)部件更新部件更新部件取指令部件取指令部件處理器部件處理器部件可執(zhí)行指令隊(duì)列可執(zhí)行指令隊(duì)列結(jié)果包結(jié)果包操作包操作包：指令存儲(chǔ)部件指令存儲(chǔ)部件處理部件處理部件匹配令牌組匹配令牌組：更新更新/取指部件取指部件可執(zhí)行指令隊(duì)列可

6、執(zhí)行指令隊(duì)列匹配部件匹配部件由于任一條弧上同時(shí)存在帶有不同標(biāo)號(hào)(或稱顏色)的數(shù)據(jù)令牌只要對(duì)令牌標(biāo)號(hào)進(jìn)行符合比較就可加以識(shí)別。為此，需要有一個(gè)稱為匹配部件的硬件機(jī)構(gòu)將標(biāo)號(hào)附加到數(shù)據(jù)令牌上，并完成標(biāo)號(hào)的匹配工作。 2由于數(shù)據(jù)流程序的操作包代碼長度較長，將占用較多的存儲(chǔ)空間。3當(dāng)機(jī)器規(guī)模變大時(shí)，接到轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)上的流水環(huán)數(shù)將增加，從而使轉(zhuǎn)接網(wǎng)絡(luò)變成系統(tǒng)性能的新瓶頸口。 以表達(dá)式z=(y-1)(y+x)為例，可以理解成z=f(u)，而f(u)等價(jià)于g(v) h(w)，其中g(shù)(V)=y-1，h(w)=y+x，也就是說，函數(shù)z=f(u)的求解可歸約成求兩個(gè)子函數(shù)g(v)和h(w)的積，而g(v)和h(w)又可

7、以分別繼續(xù)向下歸約。 針對(duì)函數(shù)程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)和問題來設(shè)計(jì)支持函數(shù)式程序運(yùn)行的新計(jì)算機(jī)，這就是歸約機(jī)。 z：*g：h：+一1y：y：x：25yx串歸約串歸約:28zgh52yx圖歸約圖歸約: y1Z/1+yxZ/2* (4) (7)Z以表達(dá)式z=(y-1)(y+x)為例，假定x和y分別賦以2和5。2847552串歸約特點(diǎn)：是一種不斷地在定義表達(dá)式集合中去查找和復(fù)制的過程，而且對(duì)每次函數(shù)作用都要重復(fù)執(zhí)行，因而時(shí)間和空間的輔助開銷都比較大。圖歸約方式與串歸約方式主要的不同在于，定義表達(dá)式時(shí)設(shè)置了Z1、Z2等指針。這樣，下一層作用的返回結(jié)果將直接取代上一層作用的自變量，省去了歸約時(shí)的復(fù)制開銷；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了自變量返回值的共享，不用對(duì)同一函數(shù)作用重復(fù)執(zhí)行，就可以直接引用此函數(shù)求值的結(jié)果。 歸約方式體現(xiàn)了按需求驅(qū)動(dòng)的思想，根據(jù)對(duì)函數(shù)求值的需求來激活相應(yīng)指令。 AI處理的基本要點(diǎn):有關(guān)知識(shí)的獲取、表示和智慧地加以使用(知識(shí)處理)。 知識(shí)的獲取知識(shí)的獲取:AI系統(tǒng)應(yīng)能從視覺、聲音和書寫等各種信息源獲取信息。由于這些信息的來源往往是不完整、