第十章 新型计算机系统结构

本章只作一般要求，了解基本原理和概况。

一、计算模型分类(识记)

计算模型是描述如何在计算机中完成计算的一种概念性方法，不涉及硬件和软件细节。它给出了完成计算所必须遵循的基本规则。

计算机系统结构是有关计算模型的一个具体体现。

前面我们学过SIMD和MIMD是两种主要的并行计算模型，MIMD还可分为共享和私有存储器两种模型。这是对于数据机制而言的，计算模型的另一方面就是有关的控制机制，可分为控制驱动、数据驱动、需求驱动和模式匹配四种类型。

传统的系统结构是基于控制驱动和共享数据的计算模型数据流系统结构是基于数据驱动和消息传送的计算模型图归约系统结构是基于需求驱动和共享数据的计算模型串归约系统结构是基于需求驱动和消息传送的计算模型

二、数据流计算机(识记)

与传统的冯。诺依曼计算机不同，数据流计算机是采用数据驱动的计算模型，有利于并行性的开发。

数据驱动的数据流方式是指：只要一条或一组指令所要求的操作数全部准备就绪，就可立即激发相应的指令或指令组执行。执行结果的输出将送往等待这一数据的下一条或下一组指令。如果其中的一些指令因此而所需用到的数据全部绪就可被激发执行。因此在这种机器上不需要程序计数器。指令的执行基本上是无序的，完全受数据流的驱动，与指令在程序中出现的先后顺序无关。

在数据流计算机中，信息项以操作包和数据"令牌"形式出现。操作包由操作码、操作数和其后继指令所在地组成。令牌实质上是一种表示某一操作数或参数已准备就绪的标志。

数据流机根据对数据令牌处理方式的不同，可以分为静态和动态两类结构。静态数据流机的主要特点是数据令牌不带任何标号，在任何一条弧上只允许存在一个数据令牌。动态数据流机则是使数据流令牌带有标号。

数据流机虽然在提高并行处理效能上有着非常显著的长处，但仍一些问题。所以并未达到商品化生产。

三、归约机

归约机和数据流机一样，都是基于数据流的计算模型，但其驱动方式是采用需求驱动。在这种模型中，某条指令的执行，仅当其他指令需要用它时才会进行。

归约机是一种面向函数程序设计语言的计算机，指令的执行顺序取决于这些指令产生结果数据的需求，而这种需求又源于函数式程序设计语言对表达式的归约。

比如有表达式z=(y-1)*(y+x)，在它看来就是需要求解一个函数z=f(u)，而这个f(u)等价于g(v)*h(w)为了求得f(u)，就需要求出g(v)和h(w)两个函数值，这两个函数分别为g(v)=y-1，h(w)=y+x，也就是说，函数z=f(u)的求解可归约成求两个子函数g(v)和h(w)的积，而g(v)和h(w)又可以分别继续向下归约。

归约机按其归约模型可分为串归约机和图归约机两类。两者的主要区分是对函数表达式所使用的存储方式不同，前者以字符串形式存储而后者以图的形式存储。这两种形式的意思在学习数据结构的知识后就比较容易理解了。现在我们只了解一下就行了。

四、智能机(识记)

智能机主要应当是一个知识信息处理系统，必须解决好有关知识的获取、表示、存储、处理和应用等诸方面的问题，使计算机能更好地模拟人类大脑的思维活动。