数组处理机

数组处理机是一种专门用于处理数组、向量或从时域或空间中的点阵数据的高速运算处理机，有时也被称为阵列处理机。这种处理机能够在同一控制机构的控制下并行工作，以实现高效的特定功能。

特点及技术内容

数组处理机的特点在于其性能-价格比非常高。在某些应用领域，其运算速度能够达到大型计算机或超级计算机的水平，而成本仅为后者的几分之一至几十分之一。这种处理机的规模可以从大型扩展到微型计算机级别，且运算速度范围广，从每秒百万次运算到与巨型计算机相当的速度都有可能。通常情况下，数组处理机需要与一台主机配合使用，其运算速度比主机快约一个数量级或更高。主机主要负责标量运算和系统管理，而数组处理机则专注于高速数组运算，包括矩阵运算和快速傅里叶变换等。主机和数组处理机可以共享主存储器和外围设备。数组处理机既可以作为中央处理器的一部分直接连接到主存储器上，也可以通过外部通道与主机相连。一些数组处理机仅限于与特定型号的主机连接，而另一些则兼容多种型号的主机。一台数组处理机可以连接到一台或多台主机上，而一台主机也可以连接到多台数组处理机组成一个系统，每个处理机各自执行独特的计算任务。为了实现高速运算，数组处理机的系统结构采用了并行技术和流水线技术，或者两种技术结合使用。运算器中包含独立的加法器和乘法器，可以在一个机器节拍（即一个时钟周期）内并行完成一次加法和一次乘法运算。这需要在节拍时间内提供足够的运算数据，通常由多个存储器提供。此外，还需要并行的数据通道来支持取指令、地址加工、循环计数以及其他必要操作。如果需要更高的运算速度，可以增加更多的加法器、乘法器，甚至是独立的除法器和开方器，所有这些单元都可以并行工作。数组处理机不仅可以处理数组，还可以处理标量，这是通过对向量进行特殊处理得到的结果。当向量中的元素个数为1时，就变成了标量。

软件

通用的数组处理机通常采用微程序技术。常见的函数和算法由制造商用微代码编写成子程序，保存在机器的算术库中，供用户随时调用。数组处理机提供了三种编程语言：微汇编语言、使用算术库的宏汇编语言以及数组Fortran。微汇编语言是机器级别的语言，允许用户直接访问硬件资源，虽然编写程序所需时间较长，但运行效率较高。宏汇编语言让用户能够像使用FORTRAN语言一样调用算术库中的子程序，并将它们组合成自己的应用程序，从而获得较高的运行效率和便利性。数组FORTRAN语言则是专门为数组处理机设计的一种高级语言，其产生的目标模块可以与主机的FORTRAN程序合并，使得编程更加简单易懂，尽管运行效率可能会有所下降。随着技术的发展，高速数组处理机的趋势是与其他类型的处理机（如数据库处理机、操作系统处理机、输入输出处理机、通信处理机等）共同构成分布式计算机系统。在这个系统中，每种处理机都能够高效地完成各自的特定功能，整个系统的功能强大，处理速度快。

参考资料

数组处理机是什么，如何被定义?.爱问.2024-11-01