Maticové počítače

Při operacích s maticí se větší počet prvků matice zpracovává současně a to při stejné operaci. Proto se pro tyto operace hodí nejlépe architektura typu SIMD (Single Instruction Multiple Data). Ta umožňuje, aby každý procesor zpracovával jiný prvek matice a přitom všechny procesory prováděly stejnou operaci za řízení řadičem. Někdy je však třeba, aby některé instrukce proběhly jen v některých procesorech. Proto u nich bývá možnost blokovat funkci vybraných procesorů po dobu 1 instrukce maskou. Procesory mohou mezi sebou komunikovat prostřednictvím meziprocesorové propojovací sítě, která je většinou statická. Řadič systému pracuje tak, že podle potřeby některé spoje využije a jiné nikoliv.

Ve velké většině je maticový počítač řízen univerzálním počítačem. Ten předává maticovému počítači či procesoru úlohy a data z velkokapacitní vnější paměti. Nejprve přesune z univerzálního řídícího počítače program do maticového počítače. V maticovém počítači je program analyzován a rozhodne se, kde má být ta která instrukce provedena. Skalární a řídící instrukce se provádějí přímo v řadiči, vektorové instrukce pak v jednotlivých procesorech, kde se provádějí synchronně.

Architektura takovéhoto systému SIMD s lokálními pamětmi je na obrázku na další straně – jedná se o architekturu systému SIMD s lokálními pamětmi. Každý procesor je vybaven svou lokální pamětí (více nemůže používat). Řadič, než spustí provádění instrukce, musí nejprve zajistit natažení potřebných operandů do lokální paměti buď přes řídící nebo datovou sběrnici. Řídící sběrnice zajišťuje distribuci instrukcí pro všechny procesory. Tyto instrukce jsou jak bylo již dříve řečeno stejné pro všechny procesory. Datová sběrnice propojuje všechny paměťové moduly s vnější pamětí a přesunuje do lokálních pamětí sloupce nebo řádky matice načtené z pevného disku.

Maticové systémy se výhodně aplikují v následujících oblastech :  maticové operace  lineární programování  celočíselné programování  Fourierova analýza  rozpoznávání tvarů  zpracování obrazů  sestavování map atd.

Příklad takovéhoto komerčního maticového procesoru dodávaného firmou Goodyear Aerospace je na obrázku na další starně. Maticová jednotka je složena z pole jednobitových procesorů (pole 128 x 128), která je propojena přes 2 přepínače s okolím. Jeden z nich slouží jako vstupní a druhý jako výstupní. Protože jde o matici 128 x 128 je šíře datového kanálu 128 bitů, takže i přepínače a registry mají stejnou šíři. Registry umožňují komunikaci buď s řídícím nebo hostitelským počítačem.

Architektura maticového počítač fy Goodyear Aerospace

Jako řídící počítač byl použit minipočítač, který též současně obsluhuje periferie. Každý procesor má vlastní malou lokální paměť o kapacitě 1 kb. Počítač byl vyvinut pro potřeby NASA pro paralelní zpracování obrazu s možností analýzy měnících se obrazů v reálném čase.