Um supercomputador é um computador muito poderoso que inclui arquitetura, recursos e componentes que fornecem um enorme poder de computação ao consumidor. Um supercomputador também contém um grande número de processadores que executa milhões ou bilhões de cálculos a cada segundo. Assim, esses computadores podem realizar inúmeras tarefas em poucos segundos. Existem três tipos de supercomputadores, computadores de cluster fortemente conectados que funcionam juntos como uma única unidade. Os computadores comuns podem se conectar a LANs de baixa latência e alta largura de banda e, finalmente, computadores de processamento de vetores que dependem de um processador de matriz ou vetores. Um processador de matriz é como uma CPU que ajuda na execução de operações matemáticas em vários elementos de dados. O processador de matriz mais famoso é o computador ILLIAC IV, projetado pela Burroughs Corporation. Este artigo discute uma visão geral de um processador de matriz – funcionamento, tipos e aplicações.
O que é processador de matriz?
Um processador que é usado para executar diferentes cálculos em uma enorme matriz de dados é chamado de processador de matriz. Os outros termos usados para esse processador são processadores vetoriais ou multiprocessadores. Este processador executa apenas uma única instrução por vez em uma matriz de dados. Esses processadores trabalham com enormes conjuntos de dados para executar cálculos. Então, eles são usados principalmente para melhorar o desempenho dos computadores.
Arquitetura do Processador Array
Um processador de matriz inclui um número de ALUs (Arithmetic Logic Units) que permite que todos os elementos da matriz sejam processados juntos. Cada ALU no processador é fornecida com memória local que é conhecida como Elemento de Processamento ou PE. A arquitetura deste processador é mostrada abaixo. Ao usar este processador, uma única instrução é emitida por meio de uma unidade de controle e essa instrução é simplesmente aplicada a vários conjuntos de dados simultaneamente. Ao usar uma única instrução, uma operação semelhante é executada em uma matriz de dados que a torna adequada para cálculos vetoriais.
A arquitetura de processamento de matriz é conhecida como matriz ou matriz bidimensional. Essa arquitetura é implementada pelo processador bidimensional. Neste processador, a CPU emite uma única instrução e depois disso, ela é aplicada a um não. de dados simultaneamente. Essa arquitetura depende principalmente do fato de que todos os conjuntos de dados funcionam em instruções semelhantes; no entanto, se esses conjuntos de dados dependem uns dos outros, não é possível aplicar o processamento paralelo. Assim, esses processadores contribuem de forma eficiente e aumentam a velocidade de processamento em comparação com todas as instruções.
Funcionamento do processador de matriz
Um processador de matriz tem uma arquitetura projetada principalmente para processar matrizes de números. Essa arquitetura de processador contém vários processadores que funcionam simultaneamente, cada um manipulando um elemento do array, de forma que uma única operação seja aplicada a todos os elementos do array em paralelo. Para obter o mesmo efeito em um processador convencional, a operação deve ser aplicada a cada elemento do array sequencialmente e muito mais lentamente.
Este processador é uma unidade autônoma conectada ao computador principal por meio de um barramento interno ou uma porta de E/S. Este processador aumenta a velocidade geral do processamento de instruções. Esses processadores operam de forma assíncrona a partir da CPU do host para melhorar a capacidade geral do sistema. Este processador é uma ferramenta muito poderosa que lida com problemas com alto nível de paralelismo.
Tipos de processador de matriz
Existem dois tipos de processador de matriz como; anexado e SIMD que é discutido abaixo.
Processador de Array Anexado
O processador auxiliar como o processador de matriz anexado é mostrado abaixo. Este processador é simplesmente conectado a um computador para melhorar o desempenho de uma máquina em tarefas computacionais numéricas. Este processador é conectado ao computador de uso geral por meio de uma interface de E/S e uma interface de memória local onde ambas as memórias, como a principal e a local, estão conectadas. Este processador atinge alto desempenho por meio do processamento paralelo por várias unidades funcionais.
Processador SIMD Array
Os processadores SIMD ('Single Instruction and Multiple Data Stream') são computadores com várias unidades de processamento que operam em paralelo. Essas unidades de processamento executam a mesma operação de sincronização sob a supervisão da unidade de controle comum (CCU). O processador SIMD inclui um conjunto de PEs (elementos de processamento) idênticos, onde cada PES possui uma memória local.
Este processador inclui uma unidade de controle mestre e memória principal. A unidade de controle mestre no processador controla a operação dos elementos de processamento. E também decodifica a instrução e determina como a instrução é executada. Portanto, se a instrução for de controle de programa ou escalar, ela será executada diretamente na unidade de controle mestre. A memória principal é usada principalmente para armazenar o programa enquanto cada unidade de processamento usa operandos que são armazenados em sua memória local.
Vantagens
As vantagens de um processador de matriz incluem o seguinte.
- Os processadores de matriz melhoram a velocidade de processamento de todas as instruções.
- Esses processadores são executados de forma assíncrona a partir da CPU do host, a capacidade geral do sistema é aprimorada.
Esses processadores incluem sua própria memória local que fornece memória extra aos sistemas. Portanto, esta é uma consideração importante para os sistemas através de um espaço de endereço limitado ou memória física. - Esses processadores simplesmente executam cálculos em uma enorme matriz de dados.
- Estas são ferramentas extremamente poderosas que ajudam a lidar com problemas com uma quantidade elevada de paralelismo.
- Este processador inclui um número de ALUs que permite que todos os elementos da matriz sejam processados simultaneamente.
- Geralmente, os dispositivos de E/S desse sistema processador-matriz são muito eficientes em fornecer os dados necessários diretamente à memória.
- A principal vantagem de usar este processador com uma variedade de sensores é uma pegada menor.
Formulários
o aplicações de processadores array inclui o seguinte.
- Este processador é usado em aplicações médicas e de astronomia.
- Estes são muito úteis na melhoria da fala.
- Estes são usados em sonares e radar sistemas.
- Estes são aplicáveis em anti-jamming, exploração sísmica e comunicação sem fio .
- Este processador é conectado a um computador de uso geral para melhorar o desempenho do computador em tarefas computacionais aritméticas. Assim, atinge alto desempenho através do processamento paralelo por várias unidades funcionais.
Assim, esta é uma visão geral de um processador de arrays que possui uma arquitetura específica para lidar com arrays numéricos. Esse processador é projetado como uma unidade independente e é conectado a um computador através de um barramento interno ou porta de E/S. O computador ILLIAC IV é o processador de matriz SIMD mais famoso, projetado pela Burroughs Corporation . Um processador de matriz e um processador de vetor são iguais com uma pequena diferença. A diferença entre esses dois processadores é; um processador vetorial utiliza vários pipelines vetoriais, mas um processador de matriz usa um não. de processamento de elementos para trabalhar em paralelo. Aqui está uma pergunta para você, o que é um processador ?
