聯想處理機
正文
用聯想存儲器來實現存儲器操作並行的並行處理機。它具有一般單指令流，多數據流並行處理機的固有特點，即指令部件按一條指令的要求同時給處理機中重複設定的各處理單元分配數據,使其並行地完成同一種操作,從而獲得很高的處理速度。另一方面，它採用不按地址而按給定信息內容的特徵進行存取的聯想存儲器，既能顯著提高查找速度,又可節省存儲空間,降低系統成本。這種集並行和聯想存儲技術於一體的聯想處理機，很適用於情報檢索、雷達數位訊號處理、資料庫管理等並行處理場合。聯想處理機的發展與聯想存儲器的研製有密切關係。50年代中期，用冷子管制成了用於目錄分類的聯想存儲器。隨後又陸續用冷子管、磁性元件和半導體電路等構成各種不同規模、不同結構的聯想存儲器，並研製出相應的聯想處理機模型。由於造價和維護費用太高，這種存儲器的容量當時最多只做到幾千個字。60年代末，美國研製出鍍線聯想存儲器,用它構成的STARAN PW聯想處理機在1971年套用於空中交通管制系統，聯想處理機開始進入實用階段。70年代以來,STARAN機經幾次改型,用半導體存儲器取代了鍍線存儲器。美國又為陸軍彈道飛彈防禦系統配置了能對大量雷達信號實現有效聯想處理的並行部件處理複合計算機(PEPE)系統。同時，資料庫計算機也提出了對聯想技術的需要。從而聯想處理機的套用範圍得到擴大，聯想處理技術成為並行處理技術的一個分支。
聯想處理機由五部分組成（見圖）。其中指令存儲器是按地址存取的存儲器，聯想指令序列就存在這個存儲器中，而要進行聯想處理的數據則存在聯想存儲器內。聯想控制器從指令存儲器中逐條取出指令、解碼並向運算器（含大量處理單元）發出有關的操作命令，使其對取自聯想存儲器的數據作並行運算。這種並行操作對向量、數組運算特別有效。聯想控制器除完成聯想控制功能外，還能執行順序指令。聯想處理機常因造價的原因不能配置大容量的聯想存儲器，而通過輸入-輸出接口與主計算機相連。使用時,可將題目中需要高速聯想處理的任務和無需聯想檢索的順序處理任務，分別分配給聯想處理機和主計算機，從而使整個系統有很高的工作效率。一般情況下，作業系統、編譯程式和各種實用程式都存放在主計算機中。
聯想處理機全並行聯想處理機 這一類聯想處理機又分為兩種結構。一種是比較邏輯分布在每個存儲字的每一位中，以字並行、位並行方式進行查找。它操作速度快，但硬體設備量大，造價很高。另一種是比較邏輯分布在以字元為單位的單元中，在字元一級並行進行查找。其特點是字元單元為模組化結構，便於擴充，存儲信息的長度沒有限制。
位串列聯想處理機 以位片為單位按字並行位串列方式進行查找和運算。對應於每個存儲字只設定一位比較邏輯，由所有位片中的對應位依次共用。這些比較邏輯設定在存儲器的外面。因此，這種結構也稱為外部邏輯聯想處理機。它的操作速度比全並行的慢，但硬體較簡單，因而造價也較低。STARAN機的聯想陣列就屬於這種結構。它的存儲器用隨機存儲片組成，採用雙匯流排定址結構並與互連網路配合，能按字、位片和位元組多種模式實現無衝突存取。這稱為多維訪問存儲器。陣列中各處理單元能對查找變數、存儲單元或暫存器的內容進行多種邏輯操作，功能較強。
字串列聯想處理機 它通過循環讀出存儲器的內容與查找變數進行比較的方法，用硬體直接實現順序查找循環程式。因而省去原來循環程式中每次讀取指令、解碼的過程。這種結構實際上並不執行並行操作，查找時間與存儲器的容量有關。
分塊式聯想處理機 將存儲器分成幾個子塊，每個子塊設有對應的聯想處理邏輯。子塊間按並行方式工作，塊記憶體儲單元間採用字串列方式查找。當每個子塊只有一個存儲單元時，這種結構就成為全並行形式。當整個存儲器作為一個子塊時，這就是字串列結構。分塊式可以認為是兩者的折衷。在實現時，可以選用大容量、價格低廉的順序工作存儲裝置，如磁碟、電荷耦合器件和磁泡存儲器等。這樣，從結構上平衡了大容量聯想存儲器價格和速度之間的矛盾。這種結構已作為構成資料庫計算機的一種重要方式。
自聯想存儲器問世以來，人們雖已提出多種結構形式以求得聯想處理機性能和價格之間的平衡，但畢竟造 價太高，因而多用於專用場合。
參考書目
金蘭、王鼎興、沈美明編：《並行處理計算機結構》，國防工業出版社，北京，1982。
