Ассоциативные вычислительные системы

К классу SIMD относятся и так называемые ассоциативные вычислительные системы. В основе подобной ВС лежит ассоциативное запоминающее устройство (см. главу 5), а точнее — ассоциативный процессор, построенный на базе такого ЗУ. Напомним, что ассоциативная память (или ассоциативная матрица) представляет собой ЗУ, где выборка информации осуществляется не по адресу операнда, а по отличительным признакам операнда. Запись в традиционное ассоциативное ЗУ также производится не по адресу, а в одну из незанятых ячеек.

Ассоциативный процессор (АП) можно определить как ассоциативную память, допускающую параллельную запись во все ячейки, для которых было зафиксиро­вано совпадение с ассоциативным признаком. Эта особенность АП, носящая на­звание мультизаписи, является первым отличием ассоциативного процессора от традиционной ассоциативной памяти. Считывание и запись информации могут производиться по двум срезам запоминающего массива — либо это все разряды одного слова, либо один и тот же разряд всех слов. При необходимости выделения отдельных разрядов среза лишние позиции допустимо маскировать. Каждый разряд среза в АП снабжен собственным процессорным элементом, что позволяет между считыванием информации и ее записью производить необходимую обработку, то есть параллельно выполнять операции арифметического сложения, поиска, а также эмулировать многие черты матричных ВС, таких, например, как ILLIAC IV.

Таким образом, ассоциативные ВС или ВС с ассоциативным процессором есть не что иное, как одна из разновидностей параллельных ВС, в которых п процессорных элементов ПЭ (вертикальный разрядный срез памяти) представляют собой простые устройства, как правило, последовательной поразрядной обработки. При этом каждое слово (ячейка) ассоциативной памяти имеет свое собственное устройство обработки данных (сумматор). Операция осуществляется одновременно всеми п ПЭ. Все или часть элементарных последовательных ПЭ могут синхронно выполнять операции над всеми ячейками или над выбранным множеством слов ассоциативной памяти.

Время обработки N т-разрядных слов в ассоциативной ВС определяется выра­жением:

,

где t — время цикла ассоциативной памяти; п — число ячеек ассоциативной системы; К — коэффициент сложности выполнения элементарной операции (количе­ство последовательных шагов, каждый из которых связан с доступом к памяти).