Вычислители, управляемые потоками данных

К архитектуре МКМД вычислителей относятся потоковые параллельные вычислители, или устройства, управляемые потоками данных. Для организации процесса вычислений в таких архитектурах алгоритм вычислений строится в виде графа потоков данных (рис. 4.4).

В таком графе дуги представляют собой потоки данных, а узлы - арифметические и логические операции. В таких вычислителях есть ряд специальных транспортных операций над данными, например, операция слияния - ожидает данные для дальнейшей их транспортировки.

Наиболее сложной проблемой в таких устройствах является раскрытие циклов. Существует два подхода к раскрытию циклов:

‑ статический подход, когда на этапе трансляции программы раскрываются все циклы и рекурсивные подпрограммы, так что на этапе выполнения операции производятся один раз параллельно с различными данными;

‑ динамический подход, когда все операнды снабжаются метками и при встрече нескольких одинаковых меток в процессе выполнения задачи (признак наличия цикла) вычислитель преобразует их в ряд параллельных операций, выполняемых на нескольких МП с различными данными.

Преимущество статического подхода ‑ высокое быстродействие, недостаток ‑ значительные по величине выполняемые модули.

Преимущество динамического подхода ‑ более компактные программы и возможность реализовать возникающий в процессе вычислений параллелизм, недостаток ‑ снижение быстродействия за счет накладных расходов на обработку меток.

В настоящее время потоковые вычислители реализуются в основном в виде специализированных устройств обработки изображений и сложных сигналов на основе алгоритмов, записанных в постоянные запоминающие устройства, либо редко меняющихся алгоритмов, т.е. в основном со статическим подходом к раскрытию циклов.