Bir süper bilgisayar, tüketiciye büyük bir bilgi işlem gücü sağlayan mimari, kaynaklar ve bileşenler içeren çok güçlü bir bilgisayardır. Bir süper bilgisayar aynı zamanda çok sayıda işlemciler her saniye milyonlarca veya milyarlarca hesaplama yapan. Yani bu bilgisayarlar çok sayıda görevi birkaç saniyede gerçekleştirebiliyor. Tek bir birim gibi birlikte çalışan, birbirine sıkıca bağlı üç tür süper bilgisayar vardır. Ticari bilgisayarlar, düşük gecikmeli ve yüksek bant genişliğine sahip LAN'lara ve son olarak bir dizi işlemciye veya vektörlere bağlı olan vektör işleme bilgisayarlarına bağlanabilir. Bir dizi işlemcisi, çeşitli veri öğeleri üzerinde matematiksel işlemlerin gerçekleştirilmesine yardımcı olan bir CPU gibidir. En ünlü dizi işlemci, Burroughs Corporation tarafından tasarlanan ILLIAC IV bilgisayarıdır. Bu makalede, bir dizi işlemci – çalışma, türleri ve uygulamaları.
Dizi İşlemcisi nedir?
Büyük bir veri dizisi üzerinde farklı hesaplamalar yapmak için kullanılan bir işlemciye dizi işlemcisi denir. Bu işlemci için kullanılan diğer terimler vektör işlemciler veya çoklu işlemcilerdir. Bu işlemci, bir veri dizisinde aynı anda yalnızca tek bir talimat gerçekleştirir. Bu işlemciler, hesaplamaları yürütmek için büyük veri kümeleriyle çalışır. Bu nedenle, çoğunlukla bilgisayarların performansını artırmak için kullanılırlar.
Dizi İşlemci Mimarisi
Bir dizi işlemci, tüm dizi öğelerinin birlikte işlenmesine izin veren bir dizi ALU (Aritmetik Mantık Birimi) içerir. İşlemcideki her ALU, İşleme Elemanı veya PE olarak bilinen yerel bellekle sağlanır. Bu işlemcinin mimarisi aşağıda gösterilmiştir. Bu işlemciyi kullanarak, bir kontrol ünitesi aracılığıyla tek bir talimat verilir ve bu talimat birkaç veri setine aynı anda uygulanır. Tek bir komut kullanılarak, vektör hesaplamaları için uygun hale getiren bir veri dizisi üzerinde benzer bir işlem gerçekleştirilir.
Dizi işleme mimarisi, 2 boyutlu bir dizi veya matris olarak bilinir. Bu mimari, iki boyutlu işlemci tarafından uygulanmaktadır. Bu işlemcide, CPU tek bir komut verir ve bundan sonra bir no'ya uygulanır. verilerin eş zamanlı olarak Bu mimari temel olarak tüm veri setlerinin benzer komutlar üzerinde çalışmasına dayanmaktadır, ancak bu veri setlerinin birbirine bağlı olması durumunda paralel işlemenin uygulanması mümkün olmamaktadır. Böylece bu işlemciler verimli bir şekilde katkıda bulunur ve tüm talimatlara kıyasla işlem hızını artırır.
Dizi İşlemcinin Çalışması
Bir dizi işlemci, esas olarak sayı dizilerini işlemek için tasarlanmış bir mimariye sahiptir. Bu işlemci mimarisi, her biri tek bir dizi öğesini işleyen, böylece tüm dizi öğelerine paralel olarak tek bir işlem uygulanan, aynı anda çalışan birkaç işlemci içerir. Geleneksel bir işlemcide aynı etkiyi elde etmek için, işlem her dizi elemanına sırayla ve çok daha yavaş uygulanmalıdır.
Bu işlemci, dahili bir veri yolu veya bir G/Ç bağlantı noktası aracılığıyla ana bilgisayara bağlı bağımsız bir birimdir. Bu işlemci, yönerge işlemenin genel hızını artırır. Bu işlemciler, genel sistem kapasitesini artırmak için ana bilgisayar CPU'sundan eşzamansız olarak çalışır. Bu işlemci, sorunları yüksek düzeyde paralellik ile ele alan çok güçlü bir araçtır.
Dizi İşlemci Türleri
İki tür dizi işlemci vardır; ekli ve aşağıda tartışılan SIMD.
Ekli Dizi İşlemci
Bağlı dizi işlemci gibi yardımcı işlemci aşağıda gösterilmiştir. Bu işlemci, sayısal hesaplama görevleri içinde bir makinenin performansını artırmak için basitçe bir bilgisayara bağlanır. Bu işlemci, Genel Amaçlı Bilgisayara bir G/Ç arabirimi ve ana ve yerel gibi her iki belleğin de bağlı olduğu bir yerel bellek arabirimi aracılığıyla bağlanır. Bu işlemci, birden fazla işlevsel birim tarafından paralel işleme yoluyla yüksek performans elde eder.
SIMD Dizi İşlemcisi
SIMD ('Tek Komut ve Çoklu Veri Akışı') işlemcileri, paralel olarak çalışan birkaç işlem birimine sahip bilgisayarlardır. Bu işlem birimleri, ortak kontrol biriminin (CCU) gözetiminde senkronizasyonda aynı işlemi gerçekleştirir. SIMD işlemcisi, her PES'in bir yerel belleğe sahip olduğu bir dizi aynı PE'yi (işleme öğeleri) içerir.
Bu işlemci, bir ana kontrol birimi ve ana bellek içerir. İşlemcideki ana kontrol birimi, işleme elemanlarının çalışmasını kontrol eder. Ayrıca, talimatın kodunu çözer ve talimatın nasıl yürütüleceğini belirler. Bu nedenle, talimat program kontrolü veya skaler ise, doğrudan ana kontrol ünitesinde yürütülür. Ana bellek esas olarak programı depolamak için kullanılırken, her işlem birimi kendi yerel belleğinde saklanan işlenenleri kullanır.
Avantajlar
Bir dizi işlemcinin avantajları aşağıdakileri içerir.
- Dizi işlemciler, tüm komut işleme hızını artırır.
- Bu işlemciler, ana bilgisayar CPU'sundan eşzamansız olarak çalışır, sistemin genel kapasitesi iyileştirilir.
Bu işlemciler, sistemlere ekstra bellek sağlayan kendi yerel belleklerini içerir. Dolayısıyla bu, sınırlı bir adres alanı veya fiziksel bellek aracılığıyla sistemler için önemli bir husustur. - Bu işlemciler, yalnızca çok büyük bir veri dizisi üzerinde hesaplamalar gerçekleştirir.
- Bunlar, yüksek miktarda paralellikle sorunların üstesinden gelmeye yardımcı olan son derece güçlü araçlardır.
- Bu işlemci, tüm dizi öğelerinin aynı anda işlenmesine izin veren bir dizi ALU içerir.
- Genel olarak, bu işlemci dizisi sisteminin G/Ç cihazları, gerekli verileri doğrudan belleğe sağlamada çok verimlidir.
- Bu işlemciyi bir dizi sensörle kullanmanın ana avantajı, daha az yer kaplamasıdır.
Uygulamalar
bu dizi işlemci uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.
- Bu işlemci tıp ve astronomi uygulamalarında kullanılır.
- Bunlar konuşmanın gelişmesinde çok faydalıdır.
- Bunlar sonarda kullanılır ve radar sistemler.
- Bunlar, sıkışma önleme, sismik keşif ve kablosuz iletişim .
- Bu işlemci, bilgisayarın aritmetik hesaplama görevlerindeki performansını iyileştirmek için genel amaçlı bir bilgisayara bağlanır. Bu nedenle, birkaç işlevsel birim tarafından paralel işleme yoluyla yüksek performansa ulaşır.
Dolayısıyla bu, sayısal dizilerle başa çıkmak için özel bir mimariye sahip bir dizi işlemciye genel bir bakıştır. Bu işlemci tasarlandı bağımsız bir birim olarak ve dahili bir veri yolu veya G/Ç bağlantı noktası aracılığıyla bir bilgisayara bağlanır. ILLIAC IV bilgisayarı, Burroughs Corporation tarafından tasarlanan en ünlü SIMD dizisi işlemcisidir. . Bir dizi işlemci ve bir vektör işlemci, küçük bir farkla aynıdır. Bu iki işlemci arasındaki fark ise; bir vektör işlemcisi birkaç vektör ardışık düzenini kullanır, ancak bir dizi işlemcisi bir no kullanır. işleme elemanlarının paralel olarak çalışması. İşte size bir soru, nedir işlemci ?
