数据流计算机的两种结构：静态与动态比较

数据流计算机的结构是计算机系统结构中的一个重要部分，特别是在追求高效并行计算和非传统的编程模型方面。在第八章中，我们探讨了两种主要的数据流计算机类型：静态数据流机和动态数据流机。 首先，让我们回顾一下VonNeumann计算机，其特点是遵循程序计数器的集中控制，指令按照顺序执行。尽管这种结构允许一定程度的并行开发，如通过资源重复、时间重叠和资源共享来提高效率，但其缺点在于限制了真正的并行操作。例如，一个简单的求解二次方程的程序展示了这种结构的执行方式，其中数据的流动和处理受到明确的控制。 数据流计算机则完全不同于VonNeumann模型。它摒弃了程序计数器，取而代之的是数据驱动的执行机制。在数据流计算机中，只要一条指令所需的所有数据准备就绪，就能立即执行，指令间的依赖关系由数据令牌（数据操作完成的标志）确定。这种设计使得数据流计算机具有纯函数性，即不会改变机器状态，仅用于计算而无副作用。 数据令牌在数据流计算机中扮演关键角色，它们不仅代表操作数或参数的可用性，还包含了操作类型和结果的传输路径。数据的流动不再受限于存储器访问，而是直接在指令之间进行，这导致了数据流驱动的执行顺序，仅受数据相关性的约束。 数据流计算模型有两类：数据驱动和需求驱动。数据驱动按输入数据的可用性顺序执行操作，而需求驱动则根据数据的实际需求来确定执行顺序。这种异步性和函数性的特性使得数据流计算机能够充分利用并行资源，为复杂计算提供了可能。 数据流程序图是一种直观的表达方式，用于描述数据流计算机的逻辑，比如如何实现逻辑判断如"当x>0时执行x+y，否则执行x-y"。程序图中的节点代表操作，边代表数据流，展示了程序的执行流程。 最后，数据流计算机的结构根据数据令牌的处理方式被划分为静态和动态两种。静态数据流机可能预先分配和管理数据令牌，而动态数据流机则更灵活，可以根据实时数据情况动态调整执行路径。 总结来说，第八章详细探讨了数据流计算机结构与传统VonNeumann架构的区别，强调了数据驱动和数据令牌在实现并行计算中的关键作用。无论是数据流计算机的指令形式，还是其程序图和结构划分，都体现了对高效、并行计算的新颖和创新思考。