資料驅動之混合式電腦架構

Abstract

在過去幾年裡，根據凡紐曼(von Neumann) 架構已設計出多種不同的多處理機系統， 但由於傳統的凡紐曼架構是以循序控制的方式來執行指令，因此，根據此架構來發展 多處理機系統成效有限。資料流(dataflow)執行模式提供另一種有效的法。理論上， 資料流執行模式可達到程式執行之最大平行度。然而，資料流執行模式仍存在一些問 題。因此，結合資料流與凡紐曼之執行模式是設計高速電腦的主要趨勢。 在動態資料驅動(dynamic data-driven) 之架構中，每一個運算元都有一個不同的標 籤 (tag)，並且需要配對單元(matching unit) 收集具有相同標籤且屬於同一運算之 資料。一般而言，配對單元是動態資料驅動架構的主要瓶頸。因此，如何改進配對處 理(matching process)之效率是設計動態資料驅動式電腦的主要課題之一。 本論文，旨在設計一結合資料流執行模式與管狀(pipeline)架構的混合式電腦架構。 此架構本質上屬於凡紐曼型式之電腦，但不需要程式計數器(program counter) 來驅 動程式之執行，而且，跟動態資料驅動之架構不一樣，資料是儲存在記憶體內而不是 在架構中流動，並且用記憶體的直接位址(direct address)做為資料單元的標籤。所 以，運算元可直接從標籤找到而不需要額外之硬體或配對動作。最後，用C 語言設計 一模擬器(simulator) 並且在SUN 工作站上執行。