ซูเปอร์คอมพิวเตอร์คือคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังซึ่งมีสถาปัตยกรรม ทรัพยากร และส่วนประกอบที่ให้พลังการประมวลผลมหาศาลแก่ผู้บริโภค ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ยังมีจำนวนมาก โปรเซสเซอร์ ซึ่งทำการคำนวณหลายล้านหรือพันล้านครั้งในแต่ละวินาที ดังนั้นคอมพิวเตอร์เหล่านี้จึงสามารถทำงานได้หลายอย่างในเวลาไม่กี่วินาที มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามประเภทที่เชื่อมต่อกันแน่นคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งทำงานร่วมกันเหมือนเป็นหน่วยเดียว คอมพิวเตอร์สินค้าโภคภัณฑ์สามารถเชื่อมต่อกับ LAN ที่มีความหน่วงแฝงต่ำและแบนด์วิธสูง และสุดท้ายคือคอมพิวเตอร์ประมวลผลเวกเตอร์ซึ่งขึ้นอยู่กับตัวประมวลผลอาร์เรย์หรือเวกเตอร์ โปรเซสเซอร์อาร์เรย์เปรียบเสมือน CPU ที่ช่วยดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับองค์ประกอบข้อมูลต่างๆ โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือคอมพิวเตอร์ ILLIAC IV ซึ่งออกแบบโดย Burroughs Corporation บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ – การทำงาน ประเภท และการใช้งาน
อาร์เรย์โปรเซสเซอร์คืออะไร?
โปรเซสเซอร์ที่ใช้ในการคำนวณต่างๆ บนอาร์เรย์ของข้อมูลจำนวนมากเรียกว่าโปรเซสเซอร์อาร์เรย์ คำอื่นๆ ที่ใช้สำหรับโปรเซสเซอร์นี้คือเวกเตอร์โปรเซสเซอร์หรือมัลติโปรเซสเซอร์ โปรเซสเซอร์นี้ดำเนินการเพียงคำสั่งเดียวในแต่ละครั้งบนอาร์เรย์ของข้อมูล โปรเซสเซอร์เหล่านี้ทำงานร่วมกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อดำเนินการคำนวณ ดังนั้นจึงใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์เป็นหลัก
สถาปัตยกรรมตัวประมวลผลอาร์เรย์
โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ประกอบด้วย ALU (หน่วยเลขคณิตลอจิก) จำนวนหนึ่ง ซึ่งช่วยให้องค์ประกอบอาร์เรย์ทั้งหมดสามารถประมวลผลร่วมกันได้ ALU แต่ละตัวในโปรเซสเซอร์มีหน่วยความจำภายในซึ่งเรียกว่าองค์ประกอบการประมวลผลหรือ PE สถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์นี้แสดงไว้ด้านล่าง เมื่อใช้โปรเซสเซอร์นี้ คำสั่งเดียวจะถูกส่งผ่านชุดควบคุม & คำสั่งนั้นจะถูกนำไปใช้กับชุดข้อมูลหลายชุดพร้อม ๆ กัน ด้วยการใช้คำสั่งเดียว การดำเนินการที่คล้ายกันจะดำเนินการกับอาร์เรย์ของข้อมูล ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการคำนวณแบบเวกเตอร์
สถาปัตยกรรมการประมวลผลอาร์เรย์เรียกว่าอาร์เรย์หรือเมทริกซ์ 2 มิติ สถาปัตยกรรมนี้ใช้งานโดยโปรเซสเซอร์สองมิติ ในโปรเซสเซอร์นี้ CPU จะออกคำสั่งเดียว และหลังจากนั้น จะถูกนำไปใช้กับหมายเลข ของข้อมูลพร้อมกัน สถาปัตยกรรมนี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าชุดข้อมูลทั้งหมดทำงานบนคำสั่งที่คล้ายกัน อย่างไรก็ตาม หากชุดข้อมูลเหล่านี้พึ่งพาซึ่งกันและกัน ก็จะไม่สามารถใช้การประมวลผลแบบขนานได้ ดังนั้นโปรเซสเซอร์เหล่านี้จึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มความเร็วในการประมวลผลเมื่อเทียบกับคำสั่งทั้งหมด
การทำงานของ Array Processor
ตัวประมวลผลอาร์เรย์มีสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาสำหรับการประมวลผลอาร์เรย์ของตัวเลขเป็นหลัก สถาปัตยกรรมตัวประมวลผลนี้ประกอบด้วยตัวประมวลผลหลายตัวที่ทำงานพร้อมกัน โดยแต่ละตัวจะจัดการกับองค์ประกอบอาร์เรย์เดียว เพื่อให้การดำเนินการเดียวถูกนำไปใช้กับองค์ประกอบอาร์เรย์ทั้งหมดแบบขนาน เพื่อให้ได้ผลแบบเดียวกันภายในโปรเซสเซอร์ทั่วไป การดำเนินการควรนำไปใช้กับองค์ประกอบอาร์เรย์ทั้งหมดตามลำดับและช้ากว่ามาก
โปรเซสเซอร์นี้เป็นยูนิตในตัวที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หลักผ่านบัสภายในหรือพอร์ต I/O โปรเซสเซอร์นี้เพิ่มความเร็วโดยรวมของการประมวลผลคำสั่ง โปรเซสเซอร์เหล่านี้ทำงานแบบอะซิงโครนัสจากโฮสต์ CPU เพื่อปรับปรุงความจุของระบบโดยรวม โปรเซสเซอร์นี้เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังมากซึ่งจัดการกับปัญหาด้วยการทำงานแบบคู่ขนานในระดับสูง
ประเภทของอาร์เรย์โปรเซสเซอร์
โปรเซสเซอร์อาร์เรย์มีสองประเภทเช่น ที่แนบมาและ SIMD ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง
โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ที่แนบมา
โปรเซสเซอร์เสริมเช่นโปรเซสเซอร์อาร์เรย์ที่แนบมาแสดงอยู่ด้านล่าง โปรเซสเซอร์นี้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องภายในงานคำนวณเชิงตัวเลข โปรเซสเซอร์นี้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ผ่านอินเทอร์เฟซ I/O และอินเทอร์เฟซหน่วยความจำภายในที่เชื่อมต่อทั้งหน่วยความจำหลักและหน่วยความจำภายใน โปรเซสเซอร์นี้ได้รับประสิทธิภาพสูงผ่านการประมวลผลแบบขนานโดยหน่วยการทำงานหลายหน่วย
โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ SIMD
โปรเซสเซอร์ SIMD ('Single Instruction and Multiple Data Stream') คือคอมพิวเตอร์ที่มีหน่วยประมวลผลหลายตัวซึ่งทำงานแบบขนาน หน่วยประมวลผลเหล่านี้ทำงานเดียวกันในการซิงโครไนซ์ภายใต้การดูแลของหน่วยควบคุมร่วม (CCU) โปรเซสเซอร์ SIMD ประกอบด้วยชุดของ PE (องค์ประกอบการประมวลผล) ที่เหมือนกัน โดยที่ PES แต่ละตัวมีหน่วยความจำในเครื่อง
โปรเซสเซอร์นี้ประกอบด้วยหน่วยควบคุมหลักและหน่วยความจำหลัก หน่วยควบคุมหลักในโปรเซสเซอร์ควบคุมการทำงานขององค์ประกอบการประมวลผล และยังถอดรหัสคำสั่งและกำหนดวิธีการดำเนินการคำสั่ง ดังนั้น หากคำสั่งนั้นเป็นโปรแกรมควบคุมหรือสเกลาร์ คำสั่งนั้นจะถูกดำเนินการโดยตรงในหน่วยควบคุมหลัก หน่วยความจำหลักส่วนใหญ่ใช้เพื่อจัดเก็บโปรแกรมในขณะที่ทุกหน่วยประมวลผลใช้ตัวถูกดำเนินการที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำภายในเครื่อง
ข้อดี
ข้อดีของตัวประมวลผลอาร์เรย์มีดังต่อไปนี้
- โปรเซสเซอร์ Array ช่วยเพิ่มความเร็วในการประมวลผลคำสั่งทั้งหมด
- โปรเซสเซอร์เหล่านี้ทำงานแบบอะซิงโครนัสจากโฮสต์ CPU ปรับปรุงความสามารถโดยรวมของระบบ
โปรเซสเซอร์เหล่านี้มีหน่วยความจำในเครื่องของตัวเองที่ให้หน่วยความจำเพิ่มเติมแก่ระบบ ดังนั้น นี่จึงเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับระบบผ่านพื้นที่แอดเดรสหรือหน่วยความจำฟิสิคัลที่จำกัด - โปรเซสเซอร์เหล่านี้เพียงแค่ทำการคำนวณกับข้อมูลจำนวนมาก
- เครื่องมือเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังอย่างยิ่งที่ช่วยในการจัดการปัญหาที่มีความขนานกันจำนวนมาก
- โปรเซสเซอร์นี้ประกอบด้วย ALU จำนวนหนึ่งที่อนุญาตให้ประมวลผลองค์ประกอบอาร์เรย์ทั้งหมดพร้อมกัน
- โดยทั่วไป อุปกรณ์ I/O ของระบบอาร์เรย์โปรเซสเซอร์นี้มีประสิทธิภาพมากในการส่งข้อมูลที่จำเป็นไปยังหน่วยความจำโดยตรง
- ข้อได้เปรียบหลักของการใช้โปรเซสเซอร์นี้กับเซ็นเซอร์ที่หลากหลายคือรอยเท้าที่น้อยลง
แอพพลิเคชั่น
เดอะ การประยุกต์ใช้โปรเซสเซอร์อาร์เรย์ รวมสิ่งต่อไปนี้
- โปรเซสเซอร์นี้ใช้ในทางการแพทย์และดาราศาสตร์
- สิ่งเหล่านี้มีประโยชน์มากในการปรับปรุงคำพูด
- สิ่งเหล่านี้ใช้ในโซนาร์และ เรดาร์ ระบบ
- สิ่งเหล่านี้ใช้ได้กับการป้องกันการรบกวน การสำรวจคลื่นไหวสะเทือน & การสื่อสารไร้สาย .
- โปรเซสเซอร์นี้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ภายในงานคำนวณเลขคณิต ดังนั้นจึงได้รับประสิทธิภาพสูงผ่านการประมวลผลแบบขนานโดยหน่วยการทำงานหลายหน่วย
ดังนั้น นี่คือภาพรวมของตัวประมวลผลอาร์เรย์ซึ่งมีสถาปัตยกรรมเฉพาะเพื่อจัดการกับอาร์เรย์ตัวเลข นี้ โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบ เป็นหน่วยอิสระและเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านบัสภายในหรือพอร์ต I/O คอมพิวเตอร์ ILLIAC IV เป็นโปรเซสเซอร์อาร์เรย์ SIMD ที่มีชื่อเสียงที่สุด ซึ่งออกแบบโดย Burroughs Corporation . ตัวประมวลผลแบบอาร์เรย์และตัวประมวลผลแบบเวกเตอร์เหมือนกันแต่มีความแตกต่างกันเล็กน้อย ความแตกต่างระหว่างโปรเซสเซอร์ทั้งสองนี้คือ ตัวประมวลผลเวกเตอร์ใช้ไปป์ไลน์เวกเตอร์หลายตัว แต่ตัวประมวลผลอาร์เรย์ใช้หมายเลข ขององค์ประกอบในการประมวลผลให้ทำงานแบบคู่ขนานกัน นี่คือคำถามสำหรับคุณ อะไรคือ a โปรเซสเซอร์ ?
