SZÁMÍTÓGÉP ARCHITEKTÚRÁK Németh Gábor

Németh Gábor: Számítógép architektúrák BEVEZETÉS A hardver tervező elemi áramkörökkel és azok összekapcsolásával foglalkozik. A szoftver tervező egy magasszintű parancsnyelven keresztül kommunikál. Egy virtuális számítógépet lát. Architektúra: A = <M, R> (M: funkciókat biztosító modulok halmaza, R: modulok közötti relációk halmaza, pl. az egyik modul egy szolgáltatást kér egy másik modultól.) 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

INFORMÁCIÓ-FELDOLGOZÁSI MODELLEK Vezérlésáramlásos modell Adatáramlásos modell Igényvezérelt modell Információvezérelt modell Minden információ-feldolgozási modellhez tartozik egy architektúra. A különböző architektúrák más-más feladatosztályok feldolgozására optimálisak. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 1 Ez a klasszikus Neumann modell. A programozó írja elő, hogy MIT, HOL és MIKOR kell végrehajtani (folyamatábra, klasszikus nyelvek). Egyprocesszoros rendszerek és szekvenciális algoritmusok esetén kiváló. Multiprocesszoros rendszerek esetén elvileg lehetetlen általános esetben meghatározni az optimális feladat hozzárendelést. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 2 • A vezérlésáramlásos szervezés általános esetben nem teszi lehetővé a párhuzamosíthatóság felderítését. csak szekvenciális párhuzamosítható 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 3 PÉLDA: z := [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] (a + b), (c - d) és (f + g) tetszőleges sorrendben hajtható végre, a programozó egy sorrendet rögzít. Hasonló a helyzet [(a …] és [e …] kiszámításánál. Egy lehetséges végrehajtása: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

ADATÁRAMLÁSOS MODELL - 1 Az utasítás akkor hajtódik végre, amikor a végrehajtásához szükséges összes operandus rendelkezésre áll. Kellő számú feldolgozó egység esetén sok művelet hajtódhat "egyszerre" végre. A program egy precedencia gráf leírása: MIT és HOL kell végrehajtani. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

ADATÁRAMLÁSOS MODELL - 2 PÉLDA: z := [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] Végrehajtása: Probléma: nehézkes a rekurzió kezelése. UTASÍTÁSSZINTŰ STATIKUS ADATÁRAMLÁSOS ARCHITEKTÚRA: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 1 Egy számítógépekből és intelligens kapcsolókból álló hálózat egyik csomópontján beadunk egy végrehajtandó feladatot. A processzor a feladatot egyszerűbb részfeladatokra bontja és ezek végrehajtását kéri szomszédos csomópontoktól. A csomópont vár az általa kiadott részfeladatok eredményére és azokat feldolgozva felküldi az őt kérő csomópontnak. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 2 A processzoroknak és kapcsolóknak csak közvetlen szomszédaikat kell ismerniük. A program csak a MIT kérdéssel foglalkozik. PÉLDA: z := [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] Végrehajtása: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 3 Intelligens kapcsolók és processzorok esetén a rendszer automatikusan alkalmazkodik a tényleges konfigurációhoz, melyet a felhasználónak nem kell ismernie (és elég nagy rendszer esetén elvileg sem képes ismerni). INTELLIGENS HÁLÓZAT A konfiguráció dinamikusan változhat: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

INFORMÁCIÓVEZÉRELT MODELL Az adatokat és az utasításokat felhasználásuk során sem különböztetjük meg. MESTERSÉGES INTELLIGENCIA ASSZOCIATÍV SZÁMÍTÓGÉP NEURÁLIS HÁLÓZAT Sokkal több nyitott kérdés, mint megoldás. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

ASSZOCIATÍV SZÁMÍTÓGÉP Tartalom szerint címezhető memórián alapul. Nem válik szét az információ tárolása és feldolgozása. Nagymértékben párhuzamos működés. Komoly szoftver problémák. PÉLDA: tanulás 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

Németh Gábor: Számítógép architektúrák NEURÁLIS HÁLÓZAT A biológiai neuron, illetve neurális hálózat (agy) közelítő megvalósításán alapul. Számos nyitott kérdés: adott feladatosztályhoz milyen struktúra, milyen neuronokkal, milyen paraméterekkel kívánatos? PÉLDA: Felügyelet nélküli tanulás az objektumok közötti implicit relációk alapján (szemantikus térkép). 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák