Jaka jest różnica między procesorami skalarnymi i macierzowymi?
Istnieje jedna główna różnica między dwoma głównymi formatami - procesorami skalarnymi i macierzowymi - w których system komputerowy przetwarza informacje. Podczas gdy procesory skalarne działają jednocześnie na jednym elemencie danych, procesory tablicowe mogą obsługiwać wiele strumieni danych jednocześnie. Oba procesory są jednak częścią jednostki centralnej (CPU), która kontroluje wszystkie działania komputera i może obsłużyć wszystkie czasy danych. Procesory skalarne i tablicowe wykonują wiele takich samych operacji, ale w inny sposób, dzięki czemu każda z nich nadaje się do innego celu i zapewnia realizację wszystkich funkcji, od najprostszych do najbardziej złożonych.
Procesory tablicowe stosują jedną instrukcję do wielu tablic lub macierzy danych jednocześnie przed przejściem do następnej instrukcji. Pozwala to procesorom tablicowym działać znacznie szybciej, ponieważ procesor nie musi czekać na wykonanie pierwszego zestawu instrukcji na jednym elemencie przed przejściem do następnego. Wiele kroków wymaganych do wykonania operacji jest wyeliminowanych, ponieważ komputer pobiera wiele elementów w tym samym czasie, wykonuje operację na wszystkich z nich, a następnie przepisuje ją do pamięci, zamiast powtarzania kroków z każdym nowym fragmentem danych.
Procesory skalarne działają na jednym elemencie danych przed przejściem do następnego elementu. Każda instrukcja musi zostać wykonana na bieżącym elemencie przed przejściem do następnej instrukcji. Na końcu pętli zestaw instrukcji jest wykonywany na kolejnym elemencie w sekwencji. Prawie wszystkie masowe procesory są skalarne, chociaż mogą mieć elementy, które działają bardziej jak procesory tablicowe.
Superkomputery z lat 80. i 90. XX wieku zostały zaprojektowane do przetwarzania dużych ilości danych przy użyciu pojedynczej instrukcji-wielu danych. Procesory tablicowe umożliwiły manipulowanie danymi naukowymi i badawczymi w krótszym czasie. Chociaż może się wydawać intuicyjne, że procesory tablicowe obsługiwałyby wszystkie funkcje procesora szybciej niż procesory skalarne, tak nie jest. Procesory tablicowe są w stanie efektywnie obsługiwać duże ilości danych, ale ponieważ funkcja wymaga, aby procesor był bardziej złożony, prostsze operacje są trudniejsze do wykonania.
Różnice między procesorami skalarnymi i macierzowymi stały się mniej wyraźne wraz z wprowadzeniem mikroprocesorów w 1994 r. Od tego czasu mikroprocesory zawierające elementy pojedynczej instrukcji-wiele danych stały się normą i dodatkowo zmniejszyły lukę między procesorami skalarnymi i macierzowymi. Konsole do gier i akceleratory graficzne mają własny procesor graficzny, który działa równolegle do głównego procesora skalarnego, dzięki czemu główny procesor może wykonywać funkcje inne niż graficzne.