超级计算机是一种功能强大的计算机，包括为消费者提供巨大计算能力的架构、资源和组件。超级计算机还包含大量处理器，每秒执行数百万或数十亿次计算。因此，这些计算机可以在几秒钟内完成许多任务。有三种类型的超级计算机紧密连接在一起，像一个单元一样协同工作。商品计算机可以连接到低延迟和高带宽局域网，最后连接到依赖阵列处理器或矢量的矢量处理计算机。阵列处理器就像一个帮助对各种数据元素执行数学运算的CPU。最著名的阵列处理器是由Burroughs公司设计的ILLIAC IV计算机。本文讨论了阵列处理器–工作、类型和应用。


什么是阵列处理器？

用于对庞大的数据阵列执行不同计算的处理器被称为阵列处理器。用于该处理器的其他术语是矢量处理器或多处理器。这个处理器一次只对一组数据执行一条指令。这些处理器使用庞大的数据集来执行计算。因此，它们主要用于提高计算机的性能。

阵列处理器体系结构

阵列处理器包括多个ALU（算术逻辑单元），其允许所有阵列元件一起处理。处理器中的每个ALU都配有本地存储器，称为处理元件或PE。该处理器的体系结构如下所示。通过使用该处理器，可以通过控制单元发出单个指令&该指令只需同时应用于多个数据集。通过使用单个指令，可以对数据阵列执行类似的操作，使其适合于矢量计算。

ding="async" class="wp-image-43675 size-full" src="https://uploads.9icnet.com/images/aritcle/20230518/Array-Processor-Architecture.jpg" alt="Array Processor Architecture" width="458" height="374" sizes="(max-width: 458px) 100vw, 458px">
阵列处理器体系结构

阵列处理架构被称为二维阵列或矩阵。该体系结构由二维处理器实现。在这个处理器中，CPU发出一条指令，然后它被同时应用于大量数据。这种体系结构主要取决于这样一个事实，即所有数据集都在类似的指令上工作，然而，如果这些数据集相互依赖，则无法应用并行处理。因此，与整个指令相比，这些处理器有助于有效地提高处理速度。

阵列处理器的工作

阵列处理器具有主要为处理数字阵列而设计的体系结构。该处理器体系结构包含多个同时工作的处理器，每个处理器处理一个数组元素，因此单个操作并行应用于所有数组元素。为了在传统处理器中获得相同的效果，操作应该顺序地、缓慢地应用于每个阵列元素。

该处理器是一个通过内部总线或I/O端口连接到主计算机的独立单元。该处理器提高了指令处理的总体速度。这些处理器与主机CPU异步操作，以提高系统的整体容量。这个处理器是一个非常强大的工具，可以以高水平的并行度处理问题。

阵列处理器的类型

有两种类型的阵列处理器，如：；所附的SIMD和下面讨论的SIMD。

附加阵列处理器

辅助处理器，如连接的阵列处理器，如下所示。该处理器简单地连接到计算机，用于增强机器在数值计算任务中的性能。该处理器通过I/O接口和本地存储器接口连接到通用计算机，其中主存储器和本地存储器都连接在一起。该处理器通过多个功能单元的并行处理实现了高性能。

Attached Array Processor
附加阵列处理器

SIMD阵列处理器

SIMD（“单指令多数据流”）处理器是一种具有多个并行操作处理单元的计算机。这些处理单元在公共控制单元（CCU）的监督下执行同步中的相同操作。SIMD处理器包括一组相同的PE（处理元件），其中每个PEs具有本地存储器。

SIMD Array Processor
SIMD阵列处理器

该处理器包括一个主控制单元和主存储器。处理器中的主控制单元控制处理元件的操作。同时，对指令进行解码并确定指令的执行方式。因此，如果指令是程序控制或标量，那么它将直接在主控制单元中执行。主存储器主要用于存储程序，而每个处理单元使用存储在其本地存储器中的操作数。

优势

阵列处理器的优点包括以下几点。

  • 阵列处理器提高了整个指令处理的速度。
  • 这些处理器与主机CPU异步运行，提高了系统的整体容量。
    这些处理器包括它们自己的本地内存，为系统提供额外的内存。因此，对于有限的地址空间或物理内存的系统来说，这是一个重要的考虑因素。
  • 这些处理器只是对庞大的数据阵列进行计算。
  • 这些都是非常强大的工具，有助于以高并行度处理问题。
  • 该处理器包括多个ALU，这些ALU允许同时处理所有阵列元件。
  • 通常，该处理器阵列系统的I/O设备在直接向存储器提供所需数据方面非常有效。
  • 将这种处理器与一系列传感器一起使用的主要优点是占地面积更小。

应用

这个阵列处理器的应用包括以下内容。

  • 该处理器用于医学和天文学应用。
  • 这些对提高口语很有帮助。
  • 这些用于声纳和雷达系统。
  • 这些适用于抗干扰、地震勘探和无线通信。
  • 该处理器连接到通用计算机，以提高计算机在算术计算任务中的性能。因此，它通过几个功能单元的并行处理来获得高性能。

因此，这是阵列处理器的概述，该处理器具有处理数字阵列的特定架构。该处理器被设计为一个独立的单元，通过内部总线或I/O端口连接到计算机。ILLIAC IV计算机是最著名的SIMD阵列处理器，由Burroughs公司设计阵列处理器和矢量处理器都是相同的，只是略有不同。这两个处理器之间的区别是；矢量处理器使用几个矢量流水线，而阵列处理器使用一定数量的处理元件并行工作。这里有一个问题要问你，什么是处理器？