Un superordinateur est un ordinateur très puissant qui comprend une architecture, des ressources et des composants qui donne une énorme puissance de calcul au consommateur. Un supercalculateur contient également un grand nombre de processeurs qui effectue des millions ou des milliards de calculs chaque seconde. Ainsi, ces ordinateurs peuvent effectuer de nombreuses tâches en quelques secondes. Il existe trois types de supercalculateurs, des ordinateurs en cluster étroitement connectés qui fonctionnent ensemble comme une seule unité. Les ordinateurs de base peuvent se connecter à des réseaux locaux à faible latence et à large bande passante et enfin à des ordinateurs de traitement vectoriel qui dépendent d'un processeur matriciel ou de vecteurs. Un processeur matriciel est comme un processeur qui aide à effectuer des opérations mathématiques sur divers éléments de données. Le processeur matriciel le plus célèbre est l'ordinateur ILLIAC IV qui est conçu par Burroughs Corporation. Cet article donne un aperçu d'un processeur matriciel – fonctionnement, types et applications.
Qu'est-ce qu'un processeur matriciel ?
Un processeur qui est utilisé pour effectuer différents calculs sur un énorme tableau de données est appelé un processeur de tableau. Les autres termes utilisés pour ce processeur sont processeurs vectoriels ou multiprocesseurs. Ce processeur n'exécute qu'une seule instruction à la fois sur un tableau de données. Ces processeurs fonctionnent avec d'énormes ensembles de données pour exécuter des calculs. Ainsi, ils sont principalement utilisés pour améliorer les performances des ordinateurs.
Architecture de processeur de matrice
Un processeur de tableau comprend un certain nombre d'ALU (unités arithmétiques et logiques) qui permettent de traiter ensemble tous les éléments du tableau. Chaque ALU du processeur est dotée d'une mémoire locale appelée élément de traitement ou PE. L'architecture de ce processeur est présentée ci-dessous. En utilisant ce processeur, une seule instruction est émise via une unité de contrôle et cette instruction est simplement appliquée à un certain nombre d'ensembles de données simultanément. En utilisant une seule instruction, une opération similaire est effectuée sur un tableau de données, ce qui le rend adapté aux calculs vectoriels.
L'architecture de traitement de tableau est connue sous le nom de tableau ou matrice à 2 dimensions. Cette architecture est mise en oeuvre par le processeur bidimensionnel. Dans ce processeur, le CPU émet une seule instruction et après cela, elle est appliquée à un non. de données simultanément. Cette architecture dépend principalement du fait que tous les jeux de données fonctionnent sur des instructions similaires, cependant, si ces jeux de données dépendent les uns des autres, il n'est pas possible d'appliquer un traitement parallèle. Ainsi, ces processeurs contribuent efficacement et améliorent la vitesse de traitement par rapport à l'ensemble des instructions.
Fonctionnement du processeur de tableau
Un processeur de tableau a une architecture principalement conçue pour traiter des tableaux de nombres. Cette architecture de processeur contient un certain nombre de processeurs qui fonctionnent simultanément, chacun manipulant un élément de tableau, de sorte qu'une seule opération est appliquée à tous les éléments de tableau en parallèle. Pour obtenir le même effet dans un processeur conventionnel, l'opération doit être appliquée à chaque élément du tableau de manière séquentielle et beaucoup plus lentement.
Ce processeur est une unité autonome connectée à l'ordinateur principal via un bus interne ou un port d'E/S. Ce processeur augmente la vitesse globale de traitement des instructions. Ces processeurs fonctionnent de manière asynchrone à partir du processeur hôte pour améliorer la capacité globale du système. Ce processeur est un outil très puissant qui gère les problèmes avec un haut niveau de parallélisme.
Types de processeurs matriciels
Il existe deux types de processeur de tableau comme; attaché et SIMD qui est discuté ci-dessous.
Processeur de baie attaché
Le processeur auxiliaire, comme le processeur de matrice attaché, est illustré ci-dessous. Ce processeur est simplement connecté à un ordinateur pour améliorer les performances d'une machine dans des tâches de calcul numérique. Ce processeur est connecté à l'ordinateur à usage général via une interface d'E / S et une interface de mémoire locale où les mémoires comme la principale et la locale sont connectées. Ce processeur atteint des performances élevées grâce au traitement parallèle par plusieurs unités fonctionnelles.
Processeur de matrice SIMD
Les processeurs SIMD ('Single Instruction and Multiple Data Stream') sont des ordinateurs avec plusieurs unités de traitement qui fonctionnent en parallèle. Ces unités de traitement effectuent la même opération en synchronisation sous la supervision de l'unité de contrôle commune (CCU). Le processeur SIMD comprend un ensemble de PE identiques (éléments de traitement) où chaque PES a une mémoire locale.
Ce processeur comprend une unité de contrôle maître et une mémoire principale. L'unité de commande maîtresse dans le processeur commande le fonctionnement des éléments de traitement. Et aussi, décode l'instruction et détermine comment l'instruction est exécutée. Ainsi, si l'instruction est de contrôle de programme ou scalaire, elle est exécutée directement dans l'unité de contrôle maître. La mémoire principale est principalement utilisée pour stocker le programme tandis que chaque unité de traitement utilise des opérandes qui sont stockés dans sa mémoire locale.
Avantages
Les avantages d'un processeur matriciel sont les suivants.
- Les processeurs matriciels améliorent toute la vitesse de traitement des instructions.
- Ces processeurs fonctionnent de manière asynchrone à partir du CPU hôte, la capacité globale du système est améliorée.
Ces processeurs incluent leur propre mémoire locale qui fournit de la mémoire supplémentaire aux systèmes. Il s'agit donc d'une considération importante pour les systèmes via un espace d'adressage ou une mémoire physique limités. - Ces processeurs effectuent simplement des calculs sur une vaste gamme de données.
- Ce sont des outils extrêmement puissants qui aident à gérer les problèmes avec une grande quantité de parallélisme.
- Ce processeur comprend un certain nombre d'ALU qui permettent de traiter simultanément tous les éléments du tableau.
- Généralement, les dispositifs d'E/S de ce système de matrice de processeurs sont très efficaces pour fournir directement les données requises à la mémoire.
- Le principal avantage de l'utilisation de ce processeur avec une gamme de capteurs est un encombrement réduit.
Applications
Le applications des processeurs matriciels inclure les éléments suivants.
- Ce processeur est utilisé dans les applications médicales et astronomiques.
- Ceux-ci sont très utiles dans l'amélioration de la parole.
- Ceux-ci sont utilisés dans les sonars et radar systèmes.
- Ceux-ci sont applicables dans l'anti-brouillage, l'exploration sismique et Communication sans fil .
- Ce processeur est connecté à un ordinateur à usage général pour améliorer les performances de l'ordinateur dans les tâches de calcul arithmétique. Ainsi, il atteint des performances élevées grâce à un traitement parallèle par plusieurs unités fonctionnelles.
Ainsi, il s'agit d'un aperçu d'un processeur de tableau qui a une architecture spécifique pour traiter les tableaux numériques. Cette le processeur est conçu en tant qu'unité indépendante et il est connecté à un ordinateur via un bus interne ou un port E/S. L'ordinateur ILLIAC IV est le processeur de matrice SIMD le plus célèbre conçu par Burroughs Corporation . Un processeur matriciel et un processeur vectoriel sont tous les deux identiques avec une légère différence. La différence entre ces deux processeurs est; un processeur vectoriel utilise plusieurs pipelines vectoriels mais un processeur matriciel utilise un non. d'éléments de traitement pour travailler en parallèle. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un processeur ?
