第十章 新型計算機系統結構

本章只作一般要求，了解基本原理和概況。

一、計算模型分類(識記)

計算模型是描述如何在計算機中完成計算的一種概念性方法，不涉及硬件和軟件細節。它給出了完成計算所必須遵循的基本規則。

計算機系統結構是有關計算模型的一個具體體現。

前面我們學過SIMD和MIMD是兩種主要的并行計算模型，MIMD還可分為共享和私有存儲器兩種模型。這是對于數據機制而言的，計算模型的另一方面就是有關的控制機制，可分為控制驅動、數據驅動、需求驅動和模式匹配四種類型。

傳統的系統結構是基于控制驅動和共享數據的計算模型數據流系統結構是基于數據驅動和消息傳送的計算模型圖歸約系統結構是基于需求驅動和共享數據的計算模型串歸約系統結構是基于需求驅動和消息傳送的計算模型

二、數據流計算機(識記)

與傳統的馮。諾依曼計算機不同，數據流計算機是采用數據驅動的計算模型，有利于并行性的開發。

數據驅動的數據流方式是指：只要一條或一組指令所要求的操作數全部準備就緒，就可立即激發相應的指令或指令組執行。執行結果的輸出將送往等待這一數據的下一條或下一組指令。如果其中的一些指令因此而所需用到的數據全部緒就可被激發執行。因此在這種機器上不需要程序計數器。指令的執行基本上是無序的，完全受數據流的驅動，與指令在程序中出現的先后順序無關。

在數據流計算機中，信息項以操作包和數據"令牌"形式出現。操作包由操作碼、操作數和其后繼指令所在地組成。令牌實質上是一種表示某一操作數或參數已準備就緒的標志。

數據流機根據對數據令牌處理方式的不同，可以分為靜態和動態兩類結構。靜態數據流機的主要特點是數據令牌不帶任何標號，在任何一條弧上只允許存在一個數據令牌。動態數據流機則是使數據流令牌帶有標號。

數據流機雖然在提高并行處理效能上有著非常顯著的長處，但仍一些問題。所以并未達到商品化生產。

三、歸約機

歸約機和數據流機一樣，都是基于數據流的計算模型，但其驅動方式是采用需求驅動。在這種模型中，某條指令的執行，僅當其他指令需要用它時才會進行。

歸約機是一種面向函數程序設計語言的計算機，指令的執行順序取決于這些指令產生結果數據的需求，而這種需求又源于函數式程序設計語言對表達式的歸約。

比如有表達式z=(y-1)*(y+x)，在它看來就是需要求解一個函數z=f(u)，而這個f(u)等價于g(v)*h(w)為了求得f(u)，就需要求出g(v)和h(w)兩個函數值，這兩個函數分別為g(v)=y-1，h(w)=y+x，也就是說，函數z=f(u)的求解可歸約成求兩個子函數g(v)和h(w)的積，而g(v)和h(w)又可以分別繼續向下歸約。

歸約機按其歸約模型可分為串歸約機和圖歸約機兩類。兩者的主要區分是對函數表達式所使用的存儲方式不同，前者以字符串形式存儲而后者以圖的形式存儲。這兩種形式的意思在學習數據結構的知識后就比較容易理解了。現在我們只了解一下就行了。

四、智能機(識記)

智能機主要應當是一個知識信息處理系統，必須解決好有關知識的獲取、表示、存儲、處理和應用等諸方面的問題，使計算機能更好地模擬人類大腦的思維活動。