Процессор матричный систолический оптический

Процессоры специальных функций (ПСФ), как и предполагает их название, позволяют получить взамен универсальности улучшенные характеристики, максимально увеличивая производительность для конкретных функций. В типичных случаях они являются исключительно специализированными компьютерами с ограниченной способностью к программированию, ограниченной памятью и минимальными требованиями к интерфейсу. В качестве отдельных вычислительных блоков ПСФ соединяются с базовым компьютером посредством сети, оптического волокна или каких-либо других широкополосных сред. Их также называют вычислительными матрицами, и они успешно использовались для выделения признаков в системах технического зрения низкого уровня и речи, в качестве процессоров дисплея в компьютерной графике и как матричные процессоры в вычислениях быстрого преобразования Фурье, Наиболее популярные ПСФ являются систолическими матрицами, для которых имеется богатая экспериментальная база и также велико число возможных оптических вариантов реализации. [c.353]

Архитектура процессора с частотным уплотнением, изображенная на рис. 5.28, может быть использована для выполнений весьма широкого класса матрично-векторных операций, детально рассмотренных в обзоре [257]. Как один из примеров использования систолических матрично-векторных оптических процессоров можно привести реализацию в этой схеме алгоритма кальмановской фильтрации, широко используемой в системах пропорционального управления и навигации летательных аппаратов [260]. В таких системах высокая скорость обработки обеспечивается за счет того, что элементы перемножаемой матрицы сменяются в каждом цикле и можно реализовать прямые матричные алгоритмы решения системы линейных уравнений. Преимущество - этих методов перед итерационными состоит в том, что они выполняются в течение известного числа циклов, тогда как требуемое число итераций обычно заранее не известно. [c.303]

Одномерная архитектура. Сперва рассмотрим одномерную архитектуру с пространственным интегрированием (рис. 7.4). Ранее эта архитектура была описана в [12] и получила известность как схема оптического систолического матричного процессора (ОСМП). Для умножения матрицы тХп на вектор /гХ1 с точностью в I цифр ОСМП должен иметь один вход для ввода вектора, т1 входов для ввода матричных элементов и т детекторов выходного сигнала. Элементы с, представляющие собой изменяющиеся по времени сигналы от т детекторов, подаются параллельно. Для решения задачи эти сигналы требуется просуммировать и перезаписать в смешанном формате. Последующий сигнал показывает, что ОСМП использует 2п- -т—1)/—п тактовых цикла для выполнения операции умножения. [c.193]

Жесткая связь, осуществляемая с помощью кабелей, обеспечивает наибольшее быстродействие системы для реализации как обработки определенного цифрового сигнала, так и простейшей экспертной системы, но при этом не обеспечивается требуемая гибкость прп использовании различных алгоритмов. В случае использования десяти и более высокопроизводительных процессоров [9] шины, связывающие процессоры, входят в насыщение. С точки зрения соединяющих сетей вал<ным обстоятельством является то, что для некоторых алгоритмов оказываются эффективными соединения между ближайшими процессорами, что позволяет снизить затраты на вычисления. Например, двумерный матричный процессор МРР, созданный в НАСА, оказывается эффективным для усиления контуров. Систолические матрицы [10, 11], аналогичные созданным в Университете Карнеги—Меллона [12], в компаниях ESL [13, 14], Hughes [15], NOS [16, 17] оказываются эффективными для решения задач линейной алгебры, вычисления свертки, корреляции и ряда других операций. Указанные операции, с легкостью допускающие конвейерную обработку, согласно некоторым прогнозам, в ближайшем будущем будут преобладать даже в традиционной обработке сигналов. Однако алгоритмы, требующие более сложных соединений, выполняются менее успешно и с трудом реализуются в таких процессорах, особенно в автоматических системах. Большие быстродействующие оптические переключающие системы делают возможным необходимое перестроение процессора, что позволяет, например, получить общий вид и характеристики, как у системы с жесткими кабельными соединениями, систолической матрицы или более сложной сети. Запрограммированный поток данных снижает непроизводительные затраты времени на вычисления адресов памяти, декодирование команд, а также выборки команд или данных из памяти. [c.372]

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. [c.376]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...