М. М. Мусаев компьютер тизимлари ва тармоқлари

Систологик ҳисоблаш тизимлари.
Фон-Нейман машиналарида хотирадан ўқилган маълумотлар процессор элементида бир марта ишлов берилиб, яна хотирага қайтарилади (7.6,а-расм). Систолик матрица ғоясининг муаллифлари ҳисоблашни ташкил қилишни шундай таклиф қилишдики, бунда маълумотлар хотирадан ўқилишидан яна орқага қайтарилгунча бўлган йўлда имкон борича кўпроқ ПЭ лар орқали ўтказилиши керак (7.6,б-расм).
Агар хотиранинг ҳисоблаш тизимидаги ҳолатини тирик организмнинг структураси билан солиштирсак, унга ўхшашлиги бўйича юракнинг ролида, кўпгина процессор элементларига тўқималар ролида, маълумотлар оқимини эса айланаётган қон ролида кўриш мумкин. Бундан систологик матрица (систола – юрак уришида қоннинг артерияга юборадиган бўшлиқлар) номи келиб чиқади. Систологик структура матрицали ҳисоблашнинг бажарилишида, сигналларга ишлов беришда, маълумотларни саралашда самаралидир.

Шундай қилиб, систологик структура, биргаликда конвейерли ва матрицали ишлов бериш хоссасига эга процессор элементларидан ташкил топган бир жинсли ҳисоблаш муҳити бўлиб, қуйидаги хусусиятларга эга:

• 
  систологик структурада ҳисоблаш жараёни битта ПЭ дан бошқасига ҳисоблашларнинг оралиқ натижаларини сақламасдан маълумотларни узатиш узлуксиз ва мунтазам равишда амалга оширилади;
  
• 
  кириш маълумотларининг ҳар бир элементи хотирадан бир марта танланади ва алгоритм бўйича қанча марта керак бўлса, шунча марта ишлатилади, маълумотларни киритиш матрицанинг четдаги ПЭ да амалга оширилади;
  
• 
  систолик структурани ташкил қилувчи ПЭлар бир турли ва соддадир;
  
• 
  маълумотлар оқими ва бошқариш сигналлари мунтазамликка эга бўлгани учун ПЭ ларини минимал узунликдаги локал алоқалар билан бирлаштириш имконини беради;
  
• 
  амалга ошириш алгоритмлари параллел ишлов бериш билан конвейерли ишлов беришни биргаликда бажаришга йўл беради;
  
• 
  матрицанинг унумдорлигини, унга ПЭ нинг аниқ сонини қўшиш ҳисобига яхшилаш мумкин.
  

Ҳозирги вақтда систолик процессорларнинг унумдорлиги 1000 млрд. амал/с гача бўлган тартибга эришилди.
Систологик структура топологияси.
Ҳозирги вақтда турли хил геометрия алоқали систологик матрицалар ишлаб чиқарилган: чизиқли, квадрат, гексагонал, уч ўлчамли. Систологик матрицаларнинг санаб ўтилган конфигурациялари 7.7-расмда кўрсатилган. Матрицанинг ҳар бир конфигурацияси аниқ бир функцияни бажаришга нисбатан мослашган, масалан чизиқли матрица реал вақт масштабида фильтрларни амалга оширишга оптималдир; гексагонал матрицалар - матрицаларга қаратилган амалларни, ҳамда матрицалар устида амалларни бажариш учун; уч ўлчамли – хусусий ҳосилада ночизиқ диффе­ренциал тенгламанинг қийматини топиш ёки антеннали панжара сигналларига ишлов бериш учун мослашган. Шунга қарамасдан, энг универсал ва кенг тарқалган деб чизиқли структурали матрицалар ҳисобланади.

Мураккаб масалаларни ечиш учун систологик структуранинг конфигурацияси алоҳида матрицалар тўплами, ўзаро боғланган матрицаларнинг мураккаб тармоғи, ёки ишлов бериш юзаси кўринишида бўлади. Ишлов бериш юзаси деганда, ПЭ нинг чексиз тўғрибурчакли тўри (сетка) тушунилади.Бунда ҳар бир ПЭ ўзининг тўртта қўшниси (ёки кўп сонли ПЭ) билан уланади. Ишлов бериш юзасини амалга ошириш учун энг кўп тўғри келадиган элементлардан бири оддий ПЭ ёки транспьютер матрицасидир.

ПЭ матрицасининг, одатда, катта интеграл схемалар асосида амалга оширилишини ҳисобга олсак, бунда пайдо бўлган чеклашлар шунга олиб келдики, узатишнинг бир ёки қарама – қарши йўналишли битта, иккита ва учта трактли маълумотлар матрицаси энг кенг тарқалган экан.