Principy počítačů I Netradiční stroje

Transkript

1 Principy počítačů I Netradiční stroje snímek 1 Principy počítačů Část X Netradiční stroje VJJ 1 snímek 2 Netradiční procesory architektury a organizace počítačů, které se vymykají struktuře popsané Johnem von Neumannem ve čtyřicátých letech VJJ 2 snímek 3 Asociativní procesory maticové procesory s výběrem dat podle obsahu paměťové buňky paralelní asociativní procesory sériové asociativní procesory VJJ 3

2 snímek 4 Operace asociativních procesorů hledání ekvivalence operace porovnání s klíčem hledání extrémů hledání sousedů vyhledávání intervalů operace uspořádání VJJ 4 snímek 5 STARAN Řídící paměť Periferie Řadič asociativních Řídící počítač operací Propojovací síť AM1 AM2 AM3 AMn 5 VJJ snímek 6 Oblasti použití asociativních procesorů zpracování signálů - Fourierova transformace operace nad bázemi dat zpracování obrazů v kartografie a strereofotogrametrii řízení dopravy v okolí letiště vojenské radiolokátory VJJ 6

3 snímek 7 Počítače řízené událostmi počítače řízené tokem dat jednoúčelové universální statické universální dynamické redukční počítače VJJ 7 snímek 8 y = a. b + c. d Počítač řízený daty a b c d * * + y 8 VJJ snímek 9 Program pro počítač řízený daty operace probíhají lokálně řazení operací je omezeno pouze na datové závislosti mezi nimi instrukce nemají žádné vedlejší efekty instrukce splňují podmínku jediného přiřazení hodnoty ke každé proměnné iterační výpočty jsou prováděny paralelně volání procedur je reentrantní VJJ 9

4 snímek 10 Jednoúčelové počítače řízené daty řeší elementární úlohy neustále se opakující při příchodu nových dat používané zejména v řízení a průmyslu příklady interpolační procesory datové procesory (DSP) pro speciální použití VJJ 10 snímek 11 Statické a dynamické univerzální počítače Dynamický počítač řízený daty musí odlišovat data určená pro různé úlohy. VJJ 11 Řadič výsledků Řízení procesoru Paměť instrukce 1 Paměť instrukce 2 Paměť instrukce 3 Paměť instrukce 4 Paměť instrukce n Procesorový element 1 Procesorový element 2 Procesorový element 3 Procesorový element 4 Procesorový element n Řadič operací snímek 12 Redukční počítače cílem je omezit nepotřebné výpočty formalizace v jazyce FFP (Formal Functional Programming), která vychází z mapování objektů do jiných objektů sekvence - množinou objektů (čísel, symbolů, slov nebo dalších sekvencí) postup výpočtu - redukce sekvencí VJJ 12

5 snímek 13 Systolická pole pevně propojená síť funkčních jednotek určena pro řešení jedné třídy úloh algoritmus výpočtu je realizován obvodovým řešením, malé nároky na paměť funkční jednotky provádějí stejnou jednoduchou operaci propojovací síť spojuje jen sousední jednotky velmi omezené řízení vnějším programem VJJ 13 snímek 14 X y Řešení konvolučních úloh { x x, L, x } W { w, w,, w } pro k n 1, 2 n 1 2 L k < Y { y, y, L } 1 2, y n + 1 k j = w1 x j + w2x j+ 1 + K + wk x j+ k 1 VJJ 14 snímek 15 x 3... x 2... x 1 y 3... y 2... y 1 Práce jednorozměrného systolického pole w1 w2 w3 Na počátku je Y nulové 1. takt x 1 w 3 2. takt x 1 w 2 + x 2 w 3 3. takt x 1 w 1 + x 2 w 2 + x 3 w 3 VJJ 15

6 snímek 16 Neuronové sítě v roce formální neuron (Mc Culloch) synapse skutečného neuronu jsou vstupními signály signálům jsou přiřazeny váhy neuron reaguje změnou svého stavu neuronové počítače (neuronové sítě) jsou kombinací elementárních buněk VJJ 16 snímek 17 x 1 w 1 x 2 w 2 x 3 w 3 w n x n N Model neuronu N(x) y? x a) model neuronu b) přechodová funkce n 1 y = y = N wi xi p n i i= 1 1+ exp wi xi pi i= 1 VJJ 17 snímek 18 Neuronová síť vrstvená síť okrajové neurony vnitřní (skryté) neurony jednosměrné a obousměrné sítě dvě fáze - tréninková a aktivní realizace digitální obvodová VJJ 18

7 snímek 19 Použití neuronových sítí korekce a rekonstrukce dat vyhledávání shody v datech při předpokladu, že přesná shoda mezi vzorem a analyzovaným signálem neexistuje rozpoznávání závislostí v množině sejmutých dat VJJ 19