CC BY
7
УДК 004
Прокофьева В. С. студент 1 курса
направление «Информационные системы и технологии»
Ткаченко А.А. студент 1 курса
направление «Информационные системы и технологии» научный руководитель: Бедняк С.Г., к.ф.-с.
доцент
кафедра «Информационные системы и технологии» ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет
телекоммуникаций и информатики» Российская Федерация, г. Самара
Prokofieva V.S., student 1 course, direction "Information systems and technologies" FGBOU VO "Volga State University of Telecommunications and
Informatics" Samara, Russian Federation Tkachenko A.A., student 1 course, direction "Information systems and technologies" FGBOU VO "Volga State University of Telecommunications and
Informatics" Samara, Russian Federation Scientific adviser: Poor man SG. , Ph.D., Associate Professor of the Department "Information Systems and Technologies" FGBOU VO "Volga State University of Telecommunications and
Informatics" Samara, Russian Federation АРХИТЕКТУРА ГРАФ-АНАЛИТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССОРА HIVE КАК НОВЫЙ ЭТАП В ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ ARCHITECTURE OF THE GRAPH-ANALYTICAL PROCESSOR HIVE AS A NEW STAGE IN THE INFORMATION SOCIETY Аннотация. В данной статье рассматривается проблема необходимости разработки новой архитектуры граф- аналитического процессора HIVE. Обуславливается необходимость разработки новых архитектур для вычислительных машин. Описан общий принцип данной архитектуры. Обусловлена необходимость использование новой архитектуры.
Ключевые слова: процессор, архитектура, Фон Нейман, HIVE, граф, данные, память, доступ, эффективность.
Abstract. This article discusses the problem of the need to develop a new architecture for the graph-analytic processor HIVE. The need to develop new architectures for computers is conditioned. The general principle of this
architecture is described. The need to use a new architecture is conditioned.
Keywords: processor, architecture, Von Neumann, HIVE, graph, data, memory, access, efficiency.
В настоящее время обозначилась проблема необходимости разработки новых архитектур для вычислительных машин, несмотря на то, что всё также остаётся актуальной изобретённая архитектура в 1940 году фон Нейманом. Информационное общество не стоит на месте и развивается. В аспекте практической необходимости можно говорить о значимости новых изобретений в сфере архитектуры построения процессоров компьютера, ведь современный компьютер теперь должен обладать большой эффективностью, решать все задачи, связанные с большими объемами данных.
Все современные компьютеры основаны на версии циклического процессора последовательной обработки информации, более известной, как архитектура фон Неймана (см. Рис 1). Данная архитектура является принципом совместного хранения данных и программ в памяти компьютера. Общий принцип данной архитектуры заключается в том, что процессорный модуль физически отделён от устройств хранения программ и данных.
ПАМЯТЬ
t 1 - 1
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО АККУМУЛЯТОР
ВВОД
вывод
еймана
Рис.1- Архитектура фон Н Возможность выполнения нескольких инструкций за один такт процессора способствовало значительному увеличению производительности.
В настоящее время в рамках программы Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA разрабатывается новая архитектура - HIVE (HierarchicalIdentifyVerifyExploit). Данная архитектура всецело отличается от привычной всем архитектуры фон Неймана и является новым типом вычислительной архитектуры. В разработке принимают участие Intel и Qualcomm, компания NorthropGrumman и ученые из национальных лабораторий и университетов.
Особенность данной архитектуры заключается в том, что HIVE сможет одновременно выполнять любые задачи, использующие данные, хранящиеся в различных областях одного массива памяти. Также к одному большому массиву памяти смогут обращаться сразу несколько процессоров.У каждого из процессоров будет иметься своя локальная сверхскоростная память, для
хранения промежуточных данных и переменных.
Процессор HIVE станет первым в мире специализированным граф-аналитическим процессором. Архитектура всех существующих вычислительных систем и компьютеров будет вариантом архитектуры фон Неймана. В Современных системах используются как центральные, так и графические процессоры, при этом ядра каждого являются независимыми процессорами фон Неймана.
В настоящее время на свете еще не существует граф-аналитических процессоров, но они кардинально отличаются от традиционных процессоров. Ведь их архитектура оптимизирована для эффективной обработки информации, предоставленной в виде графов. А для этого требуется наличие новой архитектуры памяти, которая может обеспечивать доступ к произвольным адресам с огромной скоростью в секунду.
В настоящее время чипы памяти обеспечивают максимальную скорость доступа к данным, хранящимся в массивах последовательных ячеек памяти. Но когда необходим доступ к произвольным адресам, быстродействие памяти резко снижается. Память для архитектуры HIVE будет обеспечить доступ к восьмибитным значениям, хранящимся в любых ячейках, с максимальной для этого скоростью.
Также архитектура HIVE подразумевает наличие в процессоре специализированного арифметического модуля, способного производить на аппаратном уровне операции с данными графов. Все указанные модули и компоненты, согласно требованиям DARPA, должны потреблять меньше энергии, требующейся современным компьютерам для проведения аналогичных расчетов. Компании Intel и Qualcomm смогут использовать все наработки, включая и новую архитектуру памяти в своих будущих коммерческих продуктах.
В заключение следует отметить, что граф-аналитические процессоры необходимы для нового витка в информационных технологиях, ведь он создан для организации эффективной обработки больших наборов данных. Они способны с большой эффективностью решать все задачи, связанные с большими объемами данных, в том числе и выискивать в них отношения типа "многие к многим", "один к многим" и "многие к одному".
Использованные источники:
1. DARPA HIVE [http://graphchallenge.mit.edu/darpa-hive] / DARPA HIVE. -2017. - Режим доступа: http://graphchallenge.mit.edu, свободный. - The DARPA HIVE Program: Providing Fuel for the Rocket.
2. FOSSBYTES [https://fossbytes.com/hive-processor-darpa-non-von-neumann/] / FOSSBYTES. -2017. - Режим доступа: https://fossbytes.com, свободный. -HIVE: DARPA Is Building A 1,000-times Efficient Processor With Intel And Qualcomm.
