АСОЦІАТИВНІ ПРОЦЕСОРИ З ПАРАЛЕЛЬНО-ПОСЛІДОВНОЮ ОБРОБКОЮ ДАНИХ

  • Тетяна Борисівна Мартинюк Вінницький національний технічний університет
  • Наталія Олексіївна Денисюк Вінницький національний технічний університет
  • Богдан Ігорович Круківський Вінницький національний технічний університет
Ключові слова: асоціативна пам’ять, асоціативний процесор, пошук за ключем, пошук мінімуму/максимуму, операції інкременту/декременту

Анотація

Розробка асоціативної пам’яті та паралельних методів асоціативної обробки масивів даних дозволяє подолати обмеження адресного (послідовного) доступу до пам’яті та збільшити швидкодію необчислювальних операцій. Серед методів асоціативної обробки найбільше розповсюдження отримав метод обробки по розрядних зрізах (слайзах), тобто з одночасною обробкою однойменних розрядів усіх слів. В роботі проаналізовано відомі варіанти побудови асоціативних процесорів, базовим вузлом яких є асоціативна пам’ять. Обрано асоціативний процесор з паралельно-послідовним способом обробки елементів числового масиву. Запропоновано дві структури асоціативних процесорів з можливістю виконання операцій пошуку за ключем і пошуку мінімуму/максимуму у числовому масиві. У першому запропонованому варіанті в асоціативному процесорі для пошуку у масиві даних за ключем паралельно-послідовна обробка дозволяє зафіксувати співвідношення n операндів з ключем у вигляді бінарних ознак (=, ≠)  в пам’яті результатів на тригерах. У другому запропонованому варіанті в асоціативному процесорі для пошуку екстремальних чисел розширення функціональних можливостей досягається за рахунок роботи в двох режимах: пошук мінімального або максимального числа у масиві n чисел. Особливістю таких процесорів є використання швидкої регістрової пам’яті на лічильниках та паралельної обробки без операції порівняння елементів числового масиву. В цьому випадку можна об’єднати функціональні можливості двох типів запропонованих асоціативних процесорів в одному асоціативному процесорі через подібність їх структурної організації та принципу обробки елементів числового масиву через використання операції декременту у регістровій пам’яті на лічильниках. Розраховано основні параметри запропонованих асоціативних процесорів. Виконано порівняльний аналіз відомих та запропонованих асоціативних процесорів за такими показниками, як апаратна складність та часові витрати. Значною перевагою запропонованих асоціативних процесорів є регулярність структури та менша кількість апаратних витрат. Виграш в апаратних витратах є важливим при реалізації асоціативних процесорів на перспективній елементній базі – ПЛІС.

Біографія автора

Тетяна Борисівна Мартинюк, Вінницький національний технічний університет

д.т.н., професор кафедри обчислювальної техніки

Посилання

Assotsyatyvnaia obrabotka, [Elektronnyi resurs]. Rezhym dostupu: http://www.ngpedia.ru/id97447pl.html. Data zvernennia: Liut. 20, 2019.

Ya. Y. Fet, Parallelnye protsessory dlia upravliaiushchykh system. M.,Rossyia: Эnerhoyzdat, 1981.

K. Dzh. Terber, Arkhytektura vysokoproyzvodytelnykh vychyslytelnykh system. M., Rossyia: Nauka. Hl. red. fyz.-mat. lyt-ry, 1985.

T. Kokhonen, Assotsyatyvnye zapomynaiushchye ustroistva. M., Rossyia: Myr, 1982.

A. P. Pysarev., y A. P. Remontov, Vychyslytelnye mashyny y systemy: uchebn. posobye. Penza, Rossyia: 2006.

M. Amamyia, Yu. Tanaka, Arkhytektura ЭVM, yskusstvennyi yntelekt. M., Rossyia: Myr, 1993.

V. Y. Kozyk, P. E. Tverdokhleb, «3-D optycheskye yntehralnye skhemy assotsyatyvnoi pamiaty», Avtometryia, № 3, s.44-52. 1993.

V. S. Burtsev, V. B. Fedorov, «Optycheskaia assotsyatyvnaia pamiat dlia system upravlenyia bazamy dannykh y vychyslytelnykh mashyn s netradytsyonnoi arkhytekturoi», Radyotekhnyka, № 7-8, s.79-89. 1992.

Smith D., Hall J., and Miyake K. The CAM2000 Chip Architecture. Rutgers University [Online].Available: http://ntrs.nasa.gov/19930017905.pdf. Accessed on: Feb. 25, 2019.

A. A. Deriuhyn, Ehlektronnye vychyslytelnye mashyny y systemy: Osnovnye termyny, opredelenyia y oboznachenyia. M.,Rossyia: Yzd-vo MЭY(TU), 1992.

A. V, Bohdanov, V. V. Korkhov , V. V. Mareev, y E. N. Stankova, Arkhytektury y topolohyy mnohoprotsessornykh vychyslytelnykh system. M., Rossyia: YNTUYT.RU, 2009.

A. A. Verbovetskyi, y V. B. Fedorov, «Optycheskye systemy pamiaty s assotsyatyvno-adresnoi vyborkoi ynformatsyy», Kvantovaia ehlektronyka, t.7, №8, s.1769-1777. 1980.

V. B. Fedorov, «Pryntsypy sozdanyia mnohoportovoi assotsyatyvnoi pamiaty s yspolzvanyem эlementnoi bazy kvantovoi ehlektronyky», Kvantovaia ehlektronyka, №11, s.1155 - 1160. 1995.

A. V. Kozhemiako, N. O. Denysiuk, i S. V. Sydoruk, «Aspekty realizatsii asotsiatyvnoho protsesora», na Vseukr. nauk.-prakt. konf. Problemy informatyky ta kompiuternoi tekhniky (PIKT-2014), Chernivtsi, 2014, s.106-107.

L. M. Kupershtein, N. O. Denysiuk, i M. V. Povydalo, «Osoblyvosti realizatsii asotsiatyvnykh operatsii» na IV mizhnar. nauk.-prakt. konf. Metody ta zasoby koduvannia, zakhystu y ushchilnennia informatsii, Vinnytsia, 2013, s.344-346.

T. B. Martyniuk, N. O. Denysiuk i S. P. Liubych, «Optoelektronnyi prystrii porivniannia chysel», Patent Ukrainy G06F7/00. №89886 MPK7 (2014), 12.05.2014.

T. B. Martyniuk, N. O. Denysiuk i N. I. Kokriatska, «Optoelektronnyi prystrii porivniannia chysel», Patent Ukrainy G06F7/00. №91393 MPK7 (2014), 10.07.2014.

T. B. Martyniuk, S. V. Pavlov, A. V. Kozhemiako i N. O. Denysiuk, «Optoelektronnyi prystrii dlia vyznachennia ekstremalnykh chysel», Patent Ukrainy G 06F7/00. №91152 MPK7 (2014), 10.12.2014.

Electronic Components Datasheet Search [Online].Available: http://www.alldatasheet.com/ Accessed on: Mar. 10, 2019.

T. B. Martyniuk, D. V. Kordon, i N. O. Denysiuk, «Asotsiatyvna rehistrova pamiat», na VI mizhnar. nauk.-tekhn. konf. Optoelektronni informatsiini tekhnolohii «Fotonika ODS - 2012», Vinnytsia, 2012, s.55.

Опубліковано
2019-05-15
Як цитувати
[1]
Т. Мартинюк, Н. Денисюк, і Б. Круківський, АСОЦІАТИВНІ ПРОЦЕСОРИ З ПАРАЛЕЛЬНО-ПОСЛІДОВНОЮ ОБРОБКОЮ ДАНИХ, ІТКІ, vol 44, № 1, с. 27-36, Трав 2019.
Розділ
Комп`ютерні системи та компоненти

Найчитабильні статті цього ж автора(ів)