本章重点：数据流计算机和归约机的基本原理和构形。
本章难点：画出数据流计算机的数据流程序图。
第一节 数据流计算机
一、数据驱动的概念※
冯诺依曼型计算机特点：在程序计数器集中控制下，顺序执行指令，因此按照控制流进行工作，不能发挥并行性。
开发并行性的另一个途径式改用数据驱动的数据流方式工作。
数据驱动是指只要一条或一组指令所要求的操作数全部准备就绪，就可以立即激发相应的指令或指令组执行。执行结果的输出将送往等待这一数据的下一条或下一组指令。如果其中一些指令所需用到的数据全部准备就绪，就可以被激发执行。
- 1.在数据流计算机上，不需要程序计数器；
- 2.指令的执行基本是无序的，完全受数据流的驱动；
- 3.部分有序操作不是由程序员指定的，受数据相关的制约；
以计算一元二次方程ax2+bx+c=0的根作为例子。假定b2-4ac≥0，可以写出如下的FORTRAN程序：
READ*,A,B,C
X1=2*A
D=SQRT(B*B-4*A*C)
D=D/X1
X2=-B/X1
X1=X2+D
X2=X2-D
PRINT*,X1,X2
END
图8-1求一元二次方程根的程序中的数据相关关系
图8-2求一元二次方程根的数据流程序图
二、数据流程序图和语言
1、数据流程序图基本结构
图8-3计算z=(a+b)*(a-b)的数据流程序图
图8-4数据流程序图的执行过程
图8-5常用非控制类操作结点及其激发规则
图8-6计算z=(a+b)*(a-b)的活动模片表示法
第二节归约机
一、归约机的定义
- （1）归约机也是基于数据流的计算模型，归约机是需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式车呢工序设计语言对表达式的归约。
- （2）函数式语言是由所有函数表达式的集合、所有目标（也是表达式）的集合及所有由函数表达式到目标的函数集合三部分组成的。
- （3）如果给出了一个属函数表达式集合中的复杂函数的表达式，利用提供的函数集合中的子函数经过有限次归约代换之后，总可以得到所希望的结果，即由常量构成的目标。函数表达式指的是函数之间的映射。
- （4）函数表达式的每一次归约，就是一次函数的应用，或是一个字表达式的代换。
- 以表达式z=(y-1)*(y+x)为例，可以理解成z=f(u),而f(u)等价于g(v)*h(w)，其中g(v)=y-1;h(w)=y+x,也就是说，函数z=f(u)的求解可归约成求两个子函数g(v)和h(w)的积。g(v)和h(w)又可以分别继续向下归约。
二、归约机的基本结构特点
- （1）归约机应当面向函数式语言，或以函数式语言为机器语言的非Neumann型机器。
- （2）具有大容量的物理存贮器并采用有虚存容量很大的虚拟存贮器系统，具备高效的动态存贮分配和管理的软硬件支持，满足归约机对动态存贮分配及所需存贮空间较大的要求。
- （3）处理部分应当是一种含有多个处理器或多个处理机并行的结构形式，以发挥函数式程序并行处理的特长。
- （4）采用适合于函数式程序运行的多处理器(机)互连的机构。
- （5）为了减少进程调度及进程间通信的开销，尽可能把运行进程的结点机安排成紧靠该进程所需用的数据，并使运行时需相互通信的进程所占用的处理机也靠近。
