全數字仿真計算機是用計算機系統模似物理系統的一項高科技。高性能仿真計算機，在航空、航天、兵器、交通、能源、化工等領域的大型和超大型實時仿真中，有著獨特的重要作用，一直是已開發國家重點開發的高科技產品。
基本介紹
- 中文名：全數字仿真計算機
- 類別：科技產品
- 原理：用計算機系統模似物理系統
- 涉及領域：航空、航天、兵器等
基本信息,處理過程,
基本信息
仿真的專用數字計算機。數字計算機具有易於設計程式、可靠性高和價格低等優點，在仿真技術中越來越受到重視。但是，仿真試驗往往要求實時處理。對於複雜的系統，實時處理要求數字計算機有很高的運算速度。傳統的通用數字計算機在合理的性能－價格比範圍內不能滿足這個要求。60年代以來出現了多種新的計算機結構方案。它們的共同點是基於並行處理原理，採用兩個或兩個以上的多處理機組成計算機系統。這類系統通常稱為超計算機 (如ILLAC-Ⅳ和CRAY-Ⅰ)。70年代出現了被稱為外圍陣列處理機的小型超計算機，它具有很高的運算速度而且價格相對低廉。外圍陣列處理機最初用於醫學、斷層分析和地震處理方面,後來逐漸用於仿真。其中AD-10系統是主要為仿真套用設計的。
處理過程
並行處理在並行處理中，同一時刻至少有兩個或多個操作在同時進行，從而大大提高了運算速度。廣義地說，並行處理原理早已用於設計通用計算機系統，其目的是為了充分利用計算機的資源，使一台機器並行地完成多個作業。而在多處理機系統中，並行化的目的則是為了利用多台處理機完成單一的作業，以獲得很高的處理速度。並行處理計算機可分為單指令流多數據流結構(SIMD)和多指令流多數據流結構(MIMD)兩類。
SIMD計算機它由一組處理機組成，每個處理機包括一個運算器和一個存貯器，排成陣列形式（圖1），公共的控制器發出指令（單指令流），使各處理部件對不同的數據（多數據流）執行相同的運算。這種計算機又稱為陣列處理機。具有 n個處理部件的陣列處理機的速度一般比單處理機高n倍。
MIMD計算機它由多個處理部件組成，每個並行的處理部件都具有獨立的控制器和存貯器（圖2）。它們在同一時刻可以並行地執行幾條指令（多指令流），並對不同的數據(多數據流)進行不同的操作。這種處理方式的特點是多種功能部件分散地、並行地進行處理。
流水線計算機有人把它稱為另一類並行處理計算機，但它不同於上述多個處理部件在空間上並行的計算機。流水線計算機以時間重疊和功能部件分解為基礎，將一個串列的操作過程分解成幾個子過程。完成這一操作的功能部件被分解成若干子功能模組。每個子功能模組完成一個子過程。各子功能模組的操作時間是重疊的。這種結構很象生產過程的流水作業線，加工的數據流不斷地流入流水線，同時在流水線的輸出端不斷地得到加工完的數據。在此過程中，多個指令並發，而各個子功能模組所處理的是單一的數據流。因此這種系統有時稱為多指令流單數據流結構(MISD)計算機。對於浮點加法器，採用6級的流水線會使運算速度提高約3倍。
面向仿真的外圍陣列處理機70年代末為仿真設計的專用數字計算機系統由一台作為主計算機的通用超小型機（如VAX-780）和一台專用的外圍陣列處理機(如AD-10）組成。外圍陣列處理機在結構上屬於MIMD一類,並在算術處理器中採用了流水線技術。它的各個功能處理機並行地完成積分運算、算術運算、控制、輸入輸出等操作。所有的輔助工作由主計算機完成。外圍陣列處理機有3個特點:①採用了內部部件的並行化、流水線技術、超大規模積體電路工藝和定點運算方式,已獲得每秒3千萬次操作的處理能力;②配備了完善的輸入輸出系統(包括模數轉換器、數模轉換器)和離散輸入輸出系統）,與外部物理系統的連線方便；③配備了按照仿真操作要求設計的模組程式設計系統，易於掌握和使用。
參考書目
王正中編著：《系統仿真技術》，科學出版社，北京，1986。
