Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
коммутирующими обмен данными, могут быть использованы для эмуляции1*
перекрестного переключателя 1024X1024 для тех событий, которые
оказывается трудно обработать с помощью переключателя указанного размера.
Это представляет собой способ увеличения числа процессоров при сохранении
линейного роста производительности системы.
Метод использования нескольких путей в памяти позволяет получить широкую
полосу частот канала связи между основной группой запоминающих устройств
и процессорами. Оптические переключатели управляют каналами возврата
данных в память, а именно направляют их в правильно определенную группу
запоминающих устройств для дальнейших вычислений с целью уменьшения
усилий по управлению памятью, уменьшения сложности адресации и сохранения
достаточно высокого быстродействия [23]. Перемещение данных может быть
выпол-
'> В более широком смысле под эмуляцией понимают выполнение ЭВМ команд,
записанных в системе команд другой ЭВМ, - Прим. перев.
Устройство
ввода/
вывода
| >
I
t
Рис. 11.2.
У
Организация структуры оптической перекрестной обработки сигналов.
376
Часть IV. Символьные вычисления и искусственный интеллект
нено с помощью сброса (на несколько микросекунд) мембранного устройства
на деформируемых зеркалах, осуществляемого с помощью буферного фрейма или
оптическими методами. Реализация переключения оптическими методами как
самостоятельный способ была продемонстрирована в [31]. В процессе
обработки сигналов устройствами обсуждаемого типа вектора с большой
размерностью последовательно перемещаются между памятью и процессором,
при этом упрощается вычисление адресов для таких машии. Желательна
реализация алгоритмов, формирующих циклическую обработку в переключателе
перед обращением к памяти, что позволяет снизить требования к
характеристикам и времени, затрачиваемому на перемещение данных в
запоминающем устройстве [23].
11.4.2. Описание элементов обработки
На рис. 11.3 изображена структура элемента предварительной обработки. В
матричном процессоре производства Texas Instruments, построенном на
сверхбыстродействующих интегральных схемах, и в "систолическом чипе",
разработанном в Университете- Карнеги - Меллона [12], используются
программируемые' перекрестные переключатели. Данные, поступающие из
главного оптического перекрестного переключателя и представляющие два
операнда в операциях процессора, вводятся в процессор слева и -
преобразуются из последовательного кода в параллельный. Операнд также
може)- поступать из основного запоминающего устройства, локальной
процессорной памяти или цифрового сенсора. Сигнал, выходящий из
процессора с правой стороны, вводится в параллельно-последовательный
преобразователь для возврата в основной оптический перекрестный
процессор. Выходной сигнал может также поступать в основное запоминающее
устройство. Кроме того, могут использоваться оптические связи между
процессорами и группами узлов основного запоминающего устройства.
На рис. 11.2 показано, что верхняя половина процессоров по-разному
соединяется с нижней половиной процессоров. Обычными операциями
процессора управляют с помощью локальной программы, а инициирование
вычислений или цикла; перемещения осуществляется основным
синхронизирующим сигналом.
Для получения миллиарда цифровых операций с плавающей запятой в секунду
необходимо использовать промышленно освоенные-чипы умножителей и
сумматоров с 240 не тактовым циклом. Символьные вычисления с высоким
быстродействием могут потребовать разработки специальных блоков,
выполняющих сопоставление с образцом. В обычных условиях для
обрабатывающих элементов не требуется наличия в них сразу и цифровых, и
специальных символьных вычислительных блоков. Это
Умножитель
Устройство сравнения с шаблоном
АЛ У
Управляющие сигналы -
Контроллер
базовый узел перекре стной схемы.
Фотодиод с усилителем -> Преобразователь последователь -ного кода в
параллельный -> Буфер
1
Фотодиод с усилителем -> Преобразователь последовательного кода в
параллельный > Буфер
Генератор
адресов
Базовое
запоминающее.
устройство
Запоминающее устройство
Буфер
Непосредственный ввод данных "
Буфер
Ш
А
Программируемые
межэлементные
соединения
(8x8)
Буфер
Буфер
Преобразовэтел параллельного кода в последо вательный
г
Лазерный диод | с управляющим, устройством
Преобразователь ^Лазерный диод параллельного 1-управляющим кода в
поспедо- i -
устройством
вательный
Буфер
Нагрузка .
Запоминающее
устройство 4- Генератор
для хранения программ адресов
Рис, 11.3, Типичный обрабатывающий элемент.
базовый узел перекре* стной схемы
378
Часть IV. Символьные вычисления и искусственный интеллект
требование скорее относится ко всей системе в целом, которая должна иметь
ряд процессоров одного вида и ряд процессоров другого вида.
11.4.3. Оптический перекрестный переключатель и устройства с
деформируемыми зеркалами
На рис. 11.4, а показана схема перекрестного переключателя. На каждом из
