Параллельные вычисления. Баканов В.М. - 61 стр.

                                         - 61 -


ПЭ (помечен номером 1), находящемся на пересечении штриховых линий
(т.е. будет вычислено выражение с11+a11 × c11. В этот же такт данные a12 и
b21 вплотную приблизятся в ПЭ, находящемся в вершине систолического
массива (помечен символом 2), в следующий такт все данные снова перемес-
тятся на один узел по направлению стрелок и в верхнем ПЭ окажутся a12 и
b21 плюс результат предыдущего срабатывания ПЭ, находящегося снизу, т.е.
с11+a11 × b11.      Следовательно,        будет     вычислено       выражение
c11+a11 × b11+a12 × b21, а это и есть искомый элемент d11 матрицы [D]. На соот-
ветствующих верхней границе СМ выходах ПЭ, периодически через три так-
та выдаются очередные элементы матрицы [D], на каждом выходе появля-
ются элементы одной и той же диагонали. Примерно через 3 × n тактов будет
закончено вычисление всей матрицы [D], при этом загруженность каждой
систолической ячейки асимптотически приближается к 1/3.
   Систолические массивы обладают чертами как процессорных матриц (со-
вокупность связанных ПЭ, выполняющих единую команду), так и явные при-
знаки конвейерного вычислителя (что выражается в потактном получении
результата). Систолические массивы являются специализированными вычис-
лительными системами и могут выполнять только регулярные алгоритмы;
математические модели систолических массивов, пригодные для целей по-
строения СМ c заданными свойствами, обсуждаются в работе [1].
   Главное отличие многопроцессорных систем с программируемой архи-
тектурой является возможность программно устанавливать как связи меж-
ду процессорными элементами, так и функции, выполняемые данными ПЭ.
Важнейшей составной частью такой системы является универсальная комму-
тационная среда (УКС) (*), которая состоит из однотипных, соединенных
друг с другом регулярным образом автоматических коммутационных ячеек,
для которых характерно коллективное поведение .
   Структура многопроцессорной системы, использующей универсальную
коммутацию, приведена на рис.17. Настройка системы на выполнение кон-
кретной задачи производится в два этапа:

    • На первом этапе производится распределении крупных (макро-) операций
     (интегрирование, дифференцирование, матричные операции, быстрое пре-
     образование Фурье и т.п.) между ПЭ и настройка имеющихся ПЭ на вы-
     полнение этих операций.
    • Второй этап заключается в настройке необходимых каналов связи между
     ПЭ в УКС.


*
    Каляев А.В. Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой. -М.: Радио
     и связь, 1984. -283 с.