第十章 新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本章只作一般要求，了解基本原理和概況。

一、計(jì)算模型分類(lèi)(識(shí)記)

計(jì)算模型是描述如何在計(jì)算機(jī)中完成計(jì)算的一種概念性方法，不涉及硬件和軟件細(xì)節(jié)。它給出了完成計(jì)算所必須遵循的基本規(guī)則。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是有關(guān)計(jì)算模型的一個(gè)具體體現(xiàn)。

前面我們學(xué)過(guò)SIMD和MIMD是兩種主要的并行計(jì)算模型，MIMD還可分為共享和私有存儲(chǔ)器兩種模型。這是對(duì)于數(shù)據(jù)機(jī)制而言的，計(jì)算模型的另一方面就是有關(guān)的控制機(jī)制，可分為控制驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、需求驅(qū)動(dòng)和模式匹配四種類(lèi)型。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于控制驅(qū)動(dòng)和共享數(shù)據(jù)的計(jì)算模型數(shù)據(jù)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和消息傳送的計(jì)算模型圖歸約系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于需求驅(qū)動(dòng)和共享數(shù)據(jù)的計(jì)算模型串歸約系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于需求驅(qū)動(dòng)和消息傳送的計(jì)算模型

二、數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)(識(shí)記)

與傳統(tǒng)的馮。諾依曼計(jì)算機(jī)不同，數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)是采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算模型，有利于并行性的開(kāi)發(fā)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)流方式是指：只要一條或一組指令所要求的操作數(shù)全部準(zhǔn)備就緒，就可立即激發(fā)相應(yīng)的指令或指令組執(zhí)行。執(zhí)行結(jié)果的輸出將送往等待這一數(shù)據(jù)的下一條或下一組指令。如果其中的一些指令因此而所需用到的數(shù)據(jù)全部緒就可被激發(fā)執(zhí)行。因此在這種機(jī)器上不需要程序計(jì)數(shù)器。指令的執(zhí)行基本上是無(wú)序的，完全受數(shù)據(jù)流的驅(qū)動(dòng)，與指令在程序中出現(xiàn)的先后順序無(wú)關(guān)。

在數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)中，信息項(xiàng)以操作包和數(shù)據(jù)"令牌"形式出現(xiàn)。操作包由操作碼、操作數(shù)和其后繼指令所在地組成。令牌實(shí)質(zhì)上是一種表示某一操作數(shù)或參數(shù)已準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志。

數(shù)據(jù)流機(jī)根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)令牌處理方式的不同，可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)結(jié)構(gòu)。靜態(tài)數(shù)據(jù)流機(jī)的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)令牌不帶任何標(biāo)號(hào)，在任何一條弧上只允許存在一個(gè)數(shù)據(jù)令牌。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流機(jī)則是使數(shù)據(jù)流令牌帶有標(biāo)號(hào)。

數(shù)據(jù)流機(jī)雖然在提高并行處理效能上有著非常顯著的長(zhǎng)處，但仍一些問(wèn)題。所以并未達(dá)到商品化生產(chǎn)。

三、歸約機(jī)

歸約機(jī)和數(shù)據(jù)流機(jī)一樣，都是基于數(shù)據(jù)流的計(jì)算模型，但其驅(qū)動(dòng)方式是采用需求驅(qū)動(dòng)。在這種模型中，某條指令的執(zhí)行，僅當(dāng)其他指令需要用它時(shí)才會(huì)進(jìn)行。

歸約機(jī)是一種面向函數(shù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)，指令的執(zhí)行順序取決于這些指令產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)的需求，而這種需求又源于函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)表達(dá)式的歸約。

比如有表達(dá)式z=(y-1)*(y+x)，在它看來(lái)就是需要求解一個(gè)函數(shù)z=f(u)，而這個(gè)f(u)等價(jià)于g(v)*h(w)為了求得f(u)，就需要求出g(v)和h(w)兩個(gè)函數(shù)值，這兩個(gè)函數(shù)分別為g(v)=y-1，h(w)=y+x，也就是說(shuō)，函數(shù)z=f(u)的求解可歸約成求兩個(gè)子函數(shù)g(v)和h(w)的積，而g(v)和h(w)又可以分別繼續(xù)向下歸約。

歸約機(jī)按其歸約模型可分為串歸約機(jī)和圖歸約機(jī)兩類(lèi)。兩者的主要區(qū)分是對(duì)函數(shù)表達(dá)式所使用的存儲(chǔ)方式不同，前者以字符串形式存儲(chǔ)而后者以圖的形式存儲(chǔ)。這兩種形式的意思在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)后就比較容易理解了。現(xiàn)在我們只了解一下就行了。

四、智能機(jī)(識(shí)記)

智能機(jī)主要應(yīng)當(dāng)是一個(gè)知識(shí)信息處理系統(tǒng)，必須解決好有關(guān)知識(shí)的獲取、表示、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用等諸方面的問(wèn)題，使計(jì)算機(jī)能更好地模擬人類(lèi)大腦的思維活動(dòng)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机系统遵循,自考《计算机系统结构》第10章精讲的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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