Разница в работе между векторным и скалыогм процессором
Существуют различные типы центральных процессоров (ЦП), доступных для компьютеров. Эти типы процессоров на самом деле не отличаются с точки зрения аппаратного обеспечения и архитектуры. Большинство из них выполняют базовые задачи ЦП, такие как чтение и запись данных, базовая арифметика и переход по адресу. Однако они могут отличаться размерами шины и архитектурой процессора. Доступно несколько типов компьютерных процессоров, два из которых - скалярные и суперскалярные процессоры.
Процессор, который выполняет скалярные данные, называется скалярным процессором. Используя операнды с фиксированной запятой, целочисленные инструкции выполняются скалярными процессорами даже в их простейшем состоянии. Более мощные скалярные процессоры обычно выполняют операции как с плавающей запятой, так и целочисленные. Недавно выпущенные скалярные процессоры содержат как единицу с плавающей запятой, так и целочисленную единицу, все на одном чипе ЦП. Большинство этих современных скалярных процессоров используют инструкции 32-битного типа.
Суперскалярный процессор, с другой стороны, выполняет несколько инструкций за раз из-за своего множественного числа конвейеров. Эта структура ЦП реализует параллелизм на уровне команд, который является формой параллелизма в компьютерном оборудовании, внутри одного компьютерного процессора. Это означает, что он может обеспечить высокую пропускную способность ЦП, которая даже удаленно невозможна в других процессорах, которые не реализуют параллелизм на уровне команд. Вместо выполнения одной команды за раз суперскалярный процессор использует свои избыточные функциональные блоки при выполнении нескольких команд. Эти функциональные блоки являются не отдельными ядрами ЦП, а ресурсами расширения одного ЦП, такими как множители, битовые переключатели и арифметико-логические блоки (АЛУ).
Различия между скалярными и суперскалярными процессорами обычно сводятся к количеству и скорости. Скалярный процессор, который считается самым простым из всех процессоров, работает с одним или двумя компьютерными элементами данных в определенный момент времени. Суперскалярный процессор работает одновременно с несколькими командами и несколькими группами из нескольких элементов данных. Скалярные и суперскалярные процессоры работают одинаково с точки зрения того, как они манипулируют данными, но их различие заключается в том, сколько манипуляций и элементов данных они могут обработать в данный момент времени. Суперскалярные процессоры могут обрабатывать несколько инструкций и элементов данных, в то время как скалярный процессор просто не может, поэтому делает первый процессор более мощным, чем последний.
Скалярные и суперскалярные процессоры имеют некоторое сходство с векторными процессорами. Подобно скалярному процессору, векторный процессор также выполняет одну инструкцию за раз, но вместо того, чтобы просто манипулировать одним элементом данных, его единственная инструкция может получить доступ к нескольким элементам данных. Подобно суперскалярному процессору, векторный процессор имеет несколько избыточных функциональных блоков, которые позволяют ему манипулировать несколькими элементами данных, но он может работать только с одной инструкцией за раз. По сути, суперскалярный процессор представляет собой комбинацию скалярного процессора и векторного процессора.
Скалярное и векторное управление асинхронными двигателями - в чем различие?
Асинхронный двигатель — двигатель переменного тока, в котором токи в обмотках статора создают вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле индуктирует токи в обмотке ротора и, действуя на эти токи, увлекает за собой ротор.
Однако для того, чтобы во вращающемся роторе вращающееся магнитное поле статора индуктировало токи, ротор в своем вращении должен немного отставать от вращающегося, поля статора. Поэтому в асинхронном двигателе скорость вращения ротора всегда немного меньше скорости вращения магнитного поля (которая определяется частотой переменного тока, питающего двигатель).
Отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора (скольжение ротора) тем больше, чем больше нагрузка двигателя. Отсутствие синхронизма между вращением ротора и магнитного поля статора — характерная черта асинхронного двигателя, от которой и происходит его название.
Вращающееся магнитное поле в статоре создается с помощью обмоток, питаемых токами, сдвинутыми по фазе. Обычно для этой цели применяется трехфазный переменный ток. Существуют также однофазные асинхронные двигатели, в которых сдвиг фаз между токами в обмотках создается включением различных реактивных сопротивлений в обмотки.
С целью регулировки угловой скорости вращения ротора, а также крутящего момента на валу современных бесщеточных двигателей, применяют либо векторное, либо скалярное управление электроприводом.
Более всего распространение получило скалярное управление асинхронным двигателем, когда для управления например скоростью вращения вентилятора или насоса, достаточно удерживать постоянной скорость вращения ротора, для этого хватает сигнала обратной связи от датчика давления или от датчика скорости.
Принцип скалярного управления прост: амплитуда питающего напряжения является функцией частоты, причем отношение напряжения к частоте оказывается приблизительно постоянным.
Конкретный вид этой зависимости связан с нагрузкой на валу, однако принцип остается таковым: повышаем частоту, а напряжение при этом пропорционально повышается в зависимости от нагрузочной характеристики данного двигателя.
В итоге магнитный поток в зазоре между ротором и статором поддерживается почти постоянным. Если же отношение напряжения к частоте отклонить от номинального для данного двигателя, то двигатель либо перевозбудится, либо недовозбудится, что приведет к потерям в двигателе и к сбоям в рабочем процессе.
Таким образом скалярное управление позволяет добиться почти постоянного момента на валу в рабочем диапазоне частот независимо от частоты, однако на низких скоростях момент все же снижается (чтобы этого не произошло, необходимо повысить отношение напряжения к частоте), поэтому для каждого двигателя имеет место строго определенный рабочий диапазон скалярного управления.
Кроме того, невозможно построить систему скалярного регулирования скорости без датчика скорости, установленного на валу, ибо нагрузка сильно влияет на отставание реальной скорости вращения ротора от частоты питающего напряжения. Но даже с датчиком скорости при скалярном управлении не получится с высокой точностью регулировать момент (по крайней мере так, чтобы это было экономически целесообразно).
В этом и заключаются недостатки скалярного управления, объясняющие относительную немногочисленность сфер его применения, ограниченных в основном обычными асинхронными двигателями, где зависимость скольжения от нагрузки не является критичной.
Для избавления от названных недостатков, в далеком 1971 году инженеры компании Сименс предложили использовать векторное управление двигателем, при котором контроль осуществляется с обратной связью по величине магнитного потока. Первые системы векторного управления содержали датчики потока в двигателях.
Сегодня подход к данному методу несколько иной: математическая модель двигателя позволяет рассчитывать скорость вращения ротора и момент на валу в зависимости от текущих токов фаз (от частоты и величин токов в обмотках статора).
Этот более прогрессивный подход предоставляет возможность независимо и почти безынерционно регулировать как момент на валу, так и скорость вращения вала под нагрузкой, ибо в процессе управления учитываются еще и фазы токов.
Некоторые более точные системы векторного управления оснащены схемами обратной связи по скорости, при этом системы управления без датчиков скорости именуются бездатчиковыми.
Так, в зависимости от области применения того или иного электропривода, его система векторного управления будет иметь свои особенности, свою степень точности регулировки.
Когда требования к точности регулировки скорости допускают отклонение до 1,5%, а диапазон регулировки — не превышает 1 к 100, то бездатчиковая система вполне подойдет. Если же требуется точность регулировки скорости с отклонением не более 0,2%, а диапазон сводится до 1 к 10000, то необходимо наличие обратной связи по датчику скорости на валу. Наличие датчика скорости в системах векторного управления позволяет точно регулировать момент даже при низких частотах до 1 Гц.
Итак, векторное управление дает следующие преимущества. Высокую точность управления скоростью вращения ротора (и без датчика скорости на нем) даже в условиях динамически изменяющейся нагрузки на валу, при этом рывков не будет. Плавное и ровное вращение вала на малых скоростях. Высокий КПД в силу низких потерь в условиях оптимальных характеристик напряжения питания.
Не обходится векторное управление без недостатков. Сложность вычислительных операций. Необходимость задавать исходные данные (параметры регулируемого привода).
Для группового электропривода векторное управление принципиально не годится, здесь лучше подойдет скалярное.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Часть компьютера,которая позволяет ему функционировать, выполняя указания различных программ — центральный процессор (Процессор).Центральный процессор,также называемый процессор, это программа которая получает инструкции,декодирует эти инструкции,разбивая их на отдельные части,выполняет данные инструкции и делает отчеты о результатах,записывая их обратно в память.Процессор поставляется в одном из двух основных типов: векторные и скалярные процессоры.Разница между ними в том, что скалярные процессоры работают только на одну точку данных одновременно,в то время как векторные процессоры работают на массив данных.
Скалярный процессор самый простой тип процессора.Этот процесс имеет по одному объекту,как правило,целые числа или числа с плавающей точкой,которые являются числами слишком большими или малыми,что бы быть представлены целыми числами. Так как каждая команда обрабатывается последовательно,основная скалярная обработка может занять некоторое время.Большинство современных компьютеров имеют тип скалярного процессора.
В отличие от этого, векторный процессор работает на массив точек данных.Это означает,что вместо обработки каждого элемента по отдельности,векторный процессор обрабатывает сразу несколько элементов,имеющих одинаковые инструкции,которые могут быть обработаны одновременно.Это может сэкономить время по сравнению с скалярной обработкой,но также добавляет сложности к системе,которая может замедлить другие функции.Векторная обработка данных работает лучше всего, когда есть большой объем данных,подлежащих обработке групп,которые могут обрабатываться одной инструкцией.
Векторные и скалярные процессоры различаются также и в их времени запуска.Векторный процессор зачастую требует длительной загрузки компьютера,поскольку он выполняет много задач,которые нужно выполнить.Скалярные процессоры запускают компьютер в гораздо более короткий промежуток времени, поскольку выполняются только одна задача.
Суперскалярный процессор имеет элементы каждого типа и объединяет их для еще более быстрой обработки.Использование параллелизма на уровне инструкций,позволяет суперскалярную обработку выполнять за несколько операций одновременно.Это позволяет процессору выполнять гораздо быстрее задачи,чем обычный скалярный процессор,без дополнительных сложностей и других ограничений векторного процессора.Но с этим типом процессора могут быть проблемы,так как он должен определить, какие задачи могут выполняться параллельно,которые зависят от других задач, на стадии завершения первой задачи.
Векторные и скалярные процессоры по прежнему используются на ежедневной основе.Некоторые игровые приставки, например,используют сочетание обоих и векторных и скалярных процессоров.Векторная обработка данных рассматривается в перспективе при работе с мультимедийными задачами, в которой одна команда может решить большой объем данных, необходимых для видео и аудио.
[share-locker locker_id=»ead8c8d037f1fbbd8″ theme=»blue» message=»Если Вам понравилась эта статья,нажмите на одну из кнопок ниже.СПАСИБО!» facebook=»true» likeurl=»CURRENT» vk=»true» vkurl=»CURRENT» google=»true» googleurl=»CURRENT» tweet=»true» tweettext=»» tweeturl=»CURRENT» follow=»true» linkedin=»true» linkedinurl=»CURRENT» ][/share-locker]
Векторный процессор является одним из двух различных типов компьютерных процессоров: векторные и скалярные.Векторный процессор отличается от скалярного процессора в том,что он выполняет вычисления вектора в целом.Вектор-это одномерный массив, или один ряд значений,таких как список номеров. Скалярный процессор работает с каждым из чисел по отдельности;он может делать разные вещи с многими разными номерами.Векторный процессор,с другой стороны,выполняет ту же самую процедуру для всех сразу номеров.
Этот тип процессора,является более специализированным,чем скалярный процессор,что делает его менее популярным выбором для среднего компьютера.Средний компьютер выполняет широкий спектр задач,и самый быстрый способ сделать много разных типов задач с помощью скалярных процессоров.Это потому, что процессор может переключаться между задачами гораздо быстрее.Векторный процессор используется в высококвалифицированной специализированной электронике,такой как супер-компьютеры.Эти процессоры являются гораздо более эффективными,когда используются для крупномасштабных проблем.Небольшие задачи,такие как открытие документа word или воспроизведение видео,могут быть выполнены с помощью скалярного процессора быстрее, чем векторный процессор.
Помимо суперкомпьютеров,есть и другое широкое применение для векторных процессоров.Векторные процессоры используются в военных целях.Они очень хороши для кодирования и декодирование ультразвуковых локаторов и радарных сигналов и, как правило,могут обработать сигнал гораздо быстрее,чем скалярный процессор.Эти процессоры также хорошо симулируют различные события,такие,как тип погоды,физические тесты,и всё остальное,для чего требуется огромное количество скорости выполнения задач.
Часто существует большое количество векторных процессоров,которые используются в сочетании.Эти процессоры хорошо работают вместе,и с большим количеством процессоров, для решения же задач,при этом затраченное время резко сокращается. Такая работа как супер-ЭВМ имеет огромное количество процессоров соединённых вместе, чтобы решить общие проблемы.
Векторные процессоры являются примером того,как специализированные устройства работают над конкретной задачей, чем многофункциональное устройство. Векторный процессор был специально построен для обработка больших объёмов данных и является очень эффективным в этом.Улучшения в скалярной технологии,особенно с точки зрения микропроцессоров влечёт за собой общее снижение в использовании векторных процессоров, даже в супер-компьютерах.
[share-locker locker_id=»4161e690f6eaad9ad» theme=»blue» message=»Если Вам понравилась эта статья,нажмите на одну из кнопок ниже.СПАСИБО!» facebook=»true» likeurl=»CURRENT» vk=»true» vkurl=»CURRENT» google=»true» googleurl=»CURRENT» tweet=»true» tweettext=»» tweeturl=»CURRENT» follow=»true» linkedin=»true» linkedinurl=»CURRENT» ][/share-locker]
Часть компьютера, которая позволяет ему функционировать, выполняя инструкции различных программ, является центральным процессором (ЦП). Процессор, также называемый процессором, получает инструкции программы; декодирует эти инструкции, разбивая их на отдельные части; выполняет эти инструкции; и сообщает о результатах, записывая их обратно в память. Формат для этого процессора имеет один из двух основных типов: векторный и скалярный. Разница между ними заключается в том, что скалярные процессоры работают одновременно только с одной точкой данных, тогда как векторные процессоры работают с массивом данных.
Скалярные процессоры - самый основной тип процессора. Они обрабатывают один элемент за раз, обычно целые числа или числа с плавающей запятой, которые являются числами, слишком большими или маленькими, чтобы быть представленными целыми числами. Поскольку каждая инструкция обрабатывается последовательно, базовая скалярная обработка может занять некоторое время. Большинство современных компьютеров используют тип скалярного процессора.
Напротив, векторные процессоры работают с массивом точек данных. Это означает, что вместо того, чтобы обрабатывать каждый элемент по отдельности, можно обрабатывать сразу несколько элементов с одинаковыми инструкциями. Это может сэкономить время по сравнению со скалярной обработкой, но также добавляет сложности системе, что может замедлить выполнение других функций Векторная обработка работает лучше всего, когда требуется обработать большой объем данных, группы которых могут обрабатываться одной инструкцией.
Векторные и скалярные процессоры также различаются по времени запуска. Векторный процессор часто требует длительного запуска компьютера из-за множества выполняемых задач. Скалярные процессоры запускают компьютер за гораздо более короткое время, поскольку выполняются только отдельные задачи.
Суперскалярный процессор принимает элементы каждого типа и объединяет их для еще более быстрой обработки. Используя параллелизм на уровне команд, суперскалярная обработка может выполнять несколько операций одновременно. Это позволяет процессору работать намного быстрее, чем базовый скалярный процессор, без дополнительной сложности и других ограничений векторного процессора. Однако могут возникнуть проблемы с этим типом процессора, поскольку он должен определять, какие задачи могут выполняться параллельно, а какие зависят от других задач, выполняемых первыми.
Векторные и скалярные процессоры по-прежнему используются ежедневно. Например, некоторые игровые приставки используют комбинацию как векторного, так и скалярного процессора. Векторная обработка имеет многообещающие значения при работе с мультимедийными задачами, в которых одна инструкция может обрабатывать большой объем данных, необходимых для видео и аудио.
Читайте также: