联想处理机

[拼音]：lianxiang chuliji

[外文]：associative processor

用联想存储器来实现存储器操作并行的并行处理机。它具有一般单指令流，多数据流并行处理机的固有特点，即指令部件按一条指令的要求同时给处理机中重复设置的各处理单元分配数据，使其并行地完成同一种操作，从而获得很高的处理速度。另一方面，它采用不按地址而按给定信息内容的特征进行存取的联想存储器，既能显著提高查找速度，又可节省存储空间，降低系统成本。这种集并行和联想存储技术于一体的联想处理机，很适用于情报检索、雷达数字信号处理、数据库管理等并行处理场合。

联想处理机的发展与联想存储器的研制有密切关系。50年代中期，用冷子管制成了用于目录分类的联想存储器。随后又陆续用冷子管、磁性元件和半导体电路等构成各种不同规模、不同结构的联想存储器，并研制出相应的联想处理机模型。由于造价和维护费用太高，这种存储器的容量当时最多只做到几千个字。60年代末，美国研制出镀线联想存储器，用它构成的STARAN PW联想处理机在1971年应用于空中交通管制系统，联想处理机开始进入实用阶段。70年代以来，STARAN机经几次改型，用半导体存储器取代了镀线存储器。美国又为陆军弹道导弹防御系统配置了能对大量雷达信号实现有效联想处理的并行部件处理复合计算机(PEPE)系统。同时，数据库计算机也提出了对联想技术的需要。从而联想处理机的应用范围得到扩大，联想处理技术成为并行处理技术的一个分支。

联想处理机由五部分组成（见图）。其中指令存储器是按地址存取的存储器，联想指令序列就存在这个存储器中，而要进行联想处理的数据则存在联想存储器内。联想控制器从指令存储器中逐条取出指令、译码并向运算器（含大量处理单元）发出有关的操作命令，使其对取自联想存储器的数据作并行运算。这种并行操作对向量、数组运算特别有效。联想控制器除完成联想控制功能外，还能执行顺序指令。联想处理机常因造价的原因不能配置大容量的联想存储器，而通过输入-输出接口与主计算机相连。使用时，可将题目中需要高速联想处理的任务和无需联想检索的顺序处理任务，分别分配给联想处理机和主计算机，从而使整个系统有很高的工作效率。一般情况下，操作系统、编译程序和各种实用程序都存放在主计算机中。

联想处理机的结构形式，按联想存储器的操作并行度可分为全并行、位串行、字串行和分块式四类。

全并行联想处理机

这一类联想处理机又分为两种结构。一种是比较逻辑分布在每个存储字的每一位中，以字并行、位并行方式进行查找。它操作速度快，但硬件设备量大，造价很高。另一种是比较逻辑分布在以字符为单位的单元中，在字符一级并行进行查找。其特点是字符单元为模块化结构，便于扩充，存储信息的长度没有限制。

位串行联想处理机

以位片为单位按字并行位串行方式进行查找和运算。对应于每个存储字只设置一位比较逻辑，由所有位片中的对应位依次共用。这些比较逻辑设置在存储器的外面。因此，这种结构也称为外部逻辑联想处理机。它的操作速度比全并行的慢，但硬件较简单，因而造价也较低。STARAN机的联想阵列就属于这种结构。它的存储器用随机存储片组成，采用双总线寻址结构并与互连网络配合，能按字、位片和字节多种模式实现无冲突存取。这称为多维访问存储器。阵列中各处理单元能对查找变量、存储单元或寄存器的内容进行多种逻辑操作，功能较强。

字串行联想处理机

它通过循环读出存储器的内容与查找变量进行比较的方法，用硬件直接实现顺序查找循环程序。因而省去原来循环程序中每次读取指令、译码的过程。这种结构实际上并不执行并行操作，查找时间与存储器的容量有关。

分块式联想处理机

将存储器分成几个子块，每个子块设有对应的联想处理逻辑。子块间按并行方式工作，块内存储单元间采用字串行方式查找。当每个子块只有一个存储单元时，这种结构就成为全并行形式。当整个存储器作为一个子块时，这就是字串行结构。分块式可以认为是两者的折衷。在实现时，可以选用大容量、价格低廉的顺序工作存储装置，如磁盘、电荷耦合器件和磁泡存储器等。这样，从结构上平衡了大容量联想存储器价格和速度之间的矛盾。这种结构已作为构成数据库计算机的一种重要方式。

自联想存储器问世以来，人们虽已提出多种结构形式以求得联想处理机性能和价格之间的平衡，但毕竟造 价太高，因而多用于专用场合。

参考书目

1. 金兰、王鼎兴、沈美明编：《并行处理计算机结构》，国防工业出版社，北京，1982。

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联想处理机百科介绍

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