Associative Processors With Parallel-Serial Data Processing

Abstract

Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця Анотація. Розробка асоціативної пам'яті та паралельних методів асоціативної обробки масивів даних дозволяє подолати обмеження адресного (послідовного) доступу до пам'яті та збільшити швидкодію необчислювальних операцій. Серед методів асоціативної обробки найбільше розповсюдження отримав метод обробки по розрядних зрізах (слайзах), тобто з одночасною обробкою однойменних розрядів усіх слів. В роботі проаналізовано відомі варіанти побудови асоціативних процесорів, базовим вузлом яких є асоціативна пам'ять. Обрано асоціативний процесор з паралельно-послідовним способом обробки елементів числового масиву. Запропоновано дві структури асоціативних процесорів з можливістю виконання операцій пошуку за ключем і пошуку мінімуму/максимуму у числовому масиві. У першому запропонованому варіанті в асоціативному процесорі для пошуку у масиві даних за ключем паралельно-послідовна обробка дозволяє зафіксувати співвідношення n операндів з ключем у вигляді бінарних ознак (=, ≠) в пам'яті результатів на тригерах. У другому запропонованому варіанті в асоціативному процесорі для пошуку екстремальних чисел розширення функціональних можливостей досягається за рахунок роботи в двох режимах: пошук мінімального або максимального числа у масиві n чисел. Особливістю таких процесорів є використання швидкої регістрової пам'яті на лічильниках та паралельної обробки без операції порівняння елементів числового масиву. В цьому випадку можна об'єднати функціональні можливості двох типів запропонованих асоціативних процесорів в одному асоціативному процесорі через подібність їх структурної організації та принципу обробки елементів числового масиву через використання операції декременту у регістровій пам'яті на лічильниках. Розраховано основні параметри запропонованих асоціативних процесорів. Виконано порівняльний аналіз відомих та запропонованих асоціативних процесорів за такими показниками, як апаратна складність та часові витрати. Значною перевагою запропонованих асоціативних процесорів є регулярність структури та менша кількість апаратних витрат. Виграш в апаратних витратах є важливим при реалізації асоціативних процесорів на перспективній елементній базі-ПЛІС. Ключові слова: асоціативна пам'ять, асоціативний процесор, пошук за ключем, пошук мінімуму/максимуму, операції інкременту/декременту. Аннотация. Разработка ассоциативной памяти и параллельных методов ассоциативной обработки массивов данных позволяет преодолеть ограничения адресного (последовательного) доступа к памяти и увеличить быстродействие невычислительных операций. Среди методов ассоциативной обработки наибольшее распространение получил метод обработки по разрядным срезам (слайзам), то есть с одновременной обработкой одноименных разрядов всех слов. В работе проанализированы известные варианты построения ассоциативных процессоров, базовым узлом которых является ассоциативная память. Выбран ассоциативный процессор с параллельно-последовательным способом обработки элементов числового массива. Предложены две структуры ассоциативны...