Una supercomputadora es una computadora muy poderosa que incluye arquitectura, recursos y componentes que brindan un enorme poder de cómputo al consumidor. Una supercomputadora también contiene una gran cantidad de procesadores que realiza millones o miles de millones de cálculos cada segundo. Por lo que estos equipos pueden realizar numerosas tareas en unos pocos segundos. Hay tres tipos de supercomputadoras, computadoras en clúster estrechamente conectadas que funcionan juntas como una sola unidad. Las computadoras de productos básicos pueden conectarse a LAN de baja latencia y alto ancho de banda y, finalmente, computadoras de procesamiento de vectores que dependen de un procesador de matriz o vectores. Un procesador de matriz es como una CPU que ayuda a realizar operaciones matemáticas en varios elementos de datos. El procesador de matriz más famoso es la computadora ILLIAC IV, diseñada por Burroughs Corporation. Este artículo analiza una descripción general de un procesador de matriz – funcionamiento, tipos y aplicaciones.
¿Qué es el procesador de matriz?
Un procesador que se utiliza para realizar diferentes cálculos en una gran variedad de datos se denomina procesador de matriz. Los otros términos utilizados para este procesador son procesadores vectoriales o multiprocesadores. Este procesador ejecuta solo una instrucción a la vez en una matriz de datos. Estos procesadores trabajan con grandes conjuntos de datos para ejecutar cálculos. Por lo tanto, se utilizan principalmente para mejorar el rendimiento de las computadoras.
Arquitectura del procesador de matriz
Un procesador de matriz incluye varias ALU (unidades lógicas aritméticas) que permiten que todos los elementos de la matriz se procesen juntos. Cada ALU en el procesador cuenta con una memoria local que se conoce como elemento de procesamiento o PE. La arquitectura de este procesador se muestra a continuación. Al usar este procesador, se emite una sola instrucción a través de una unidad de control y esa instrucción simplemente se aplica a una cantidad de conjuntos de datos simultáneamente. Al usar una sola instrucción, se realiza una operación similar en una matriz de datos que la hace adecuada para cálculos vectoriales.
La arquitectura de procesamiento de arreglos se conoce como arreglo o matriz bidimensional. Esta arquitectura es implementada por el procesador bidimensional. En este procesador, la CPU emite una sola instrucción y luego se aplica a un no. de datos simultáneamente. Esta arquitectura depende principalmente del hecho de que todos los conjuntos de datos funcionan con instrucciones similares; sin embargo, si estos conjuntos de datos dependen unos de otros, no es posible aplicar el procesamiento en paralelo. Por lo tanto, estos procesadores contribuyen de manera eficiente y mejoran la velocidad de procesamiento en comparación con las instrucciones completas.
Funcionamiento del procesador de matriz
Un procesador de matrices tiene una arquitectura diseñada principalmente para procesar matrices de números. Esta arquitectura de procesador contiene una serie de procesadores que funcionan simultáneamente, cada uno de los cuales maneja un elemento de la matriz, de modo que se aplica una sola operación a todos los elementos de la matriz en paralelo. Para obtener el mismo efecto dentro de un procesador convencional, la operación debe aplicarse a cada elemento de la matriz de forma secuencial y mucho más lenta.
Este procesador es una unidad autónoma conectada a la computadora principal a través de un bus interno o un puerto de E/S. Este procesador aumenta la velocidad general del procesamiento de instrucciones. Estos procesadores funcionan de forma asíncrona desde la CPU host para mejorar la capacidad general del sistema. Este procesador es una herramienta muy poderosa que maneja problemas con un alto nivel de paralelismo.
Tipos de procesador de matriz
Hay dos tipos de procesadores de matriz como; adjunto y SIMD que se analiza a continuación.
Procesador de matriz conectado
El procesador auxiliar, como el procesador de matriz adjunto, se muestra a continuación. Este procesador simplemente se conecta a una computadora para mejorar el rendimiento de una máquina dentro de las tareas computacionales numéricas. Este procesador está conectado a la computadora de propósito general a través de una interfaz de E/S y una interfaz de memoria local donde se conectan tanto las memorias como la principal y la local. Este procesador logra un alto rendimiento a través del procesamiento paralelo por múltiples unidades funcionales.
Procesador de matriz SIMD
Los procesadores SIMD (‘Single Instruction and Multiple Data Stream’) son computadoras con varias unidades de procesamiento que operan en paralelo. Estas unidades de procesamiento realizan la misma operación en sincronización bajo la supervisión de la unidad de control común (CCU). El procesador SIMD incluye un conjunto de PE idénticos (elementos de procesamiento) donde cada PES tiene una memoria local.
Este procesador incluye una unidad de control maestra y una memoria principal. La unidad de control maestra en el procesador controla la operación de los elementos de procesamiento. Y también, decodifica la instrucción y determina cómo se ejecuta la instrucción. Entonces, si la instrucción es de control de programa o escalar, entonces se ejecuta directamente en la unidad de control maestra. La memoria principal se usa principalmente para almacenar el programa, mientras que cada unidad de procesamiento usa operandos que se almacenan en su memoria local.
Ventajas
Las ventajas de un procesador de matriz incluyen lo siguiente.
- Los procesadores de matriz mejoran toda la velocidad de procesamiento de instrucciones.
- Estos procesadores se ejecutan de forma asíncrona desde la CPU host, lo que mejora la capacidad general del sistema.
Estos procesadores incluyen su propia memoria local que proporciona memoria adicional a los sistemas. Por lo tanto, esta es una consideración importante para los sistemas a través de un espacio de direcciones o memoria física limitados. - Estos procesadores simplemente realizan cálculos en una gran variedad de datos.
- Estas son herramientas extremadamente poderosas que ayudan a manejar problemas con una gran cantidad de paralelismo.
- Este procesador incluye una cantidad de ALU que permite que todos los elementos del arreglo se procesen simultáneamente.
- En general, los dispositivos de E/S de este sistema de matriz de procesadores son muy eficientes en el suministro directo de los datos requeridos a la memoria.
- La principal ventaja de usar este procesador con una variedad de sensores es que ocupa menos espacio.
Aplicaciones
Él aplicaciones de procesadores de matriz Incluya lo siguiente.
- Este procesador se utiliza en aplicaciones médicas y astronómicas.
- Estos son muy útiles en la mejora del habla.
- Estos se utilizan en el sonar y Radar sistemas
- Estos son aplicables en antiinterferencias, exploración sísmica y Comunicación inalámbrica .
- Este procesador está conectado a una computadora de propósito general para mejorar el rendimiento de la computadora dentro de las tareas de cálculo aritmético. Por lo tanto, logra un alto rendimiento a través del procesamiento paralelo por varias unidades funcionales.
Por lo tanto, esta es una descripción general de un procesador de matriz que tiene una arquitectura específica para manejar matrices numéricas. Este El procesador está diseñado como unidad independiente y se conecta a un ordenador a través de un bus interno o puerto I/O. La computadora ILLIAC IV es el procesador de matriz SIMD más famoso diseñado por Burroughs Corporation . Un procesador de matriz y un procesador vectorial son iguales con una ligera diferencia. La diferencia entre estos dos procesadores es; un procesador vectorial utiliza varios conductos vectoriales, pero un procesador de matriz utiliza un no. de elementos de procesamiento para trabajar en paralelo. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es un procesador ?
