الحوسبة بدون مجموعة تعليمات

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الحوسبة بدون مجموعة تعليمات ( NISC ) هي بنية حوسبة وتقنية مترجم لتصميم معالجات مخصصة عالية الكفاءة ومسرعات أجهزة من خلال السماح للمترجم بالتحكم على مستوى منخفض في موارد الأجهزة.

ملخص

NISC عبارة عن بنية نانوية أفقية مُجدولة بشكل ثابت (SSHNA). يُشير مصطلح "مُجدولة بشكل ثابت" إلى أن جدولة العمليات ومعالجة المخاطر تتم بواسطة مُترجم . [ 1 ] أما مصطلح "أفقية نانوية" فيعني أن NISC لا تحتوي على أي مجموعة تعليمات أو شفرة دقيقة مُحددة مُسبقًا . يُولّد المُترجم شفرات نانوية تتحكم مُباشرةً في الوحدات الوظيفية والسجلات والمُضاعفات لمسار بيانات مُحدد . يُتيح منح المُترجم تحكمًا مُنخفض المستوى استخدامًا أفضل لموارد مسار البيانات، مما يُؤدي في النهاية إلى أداء أفضل. من فوائد تقنية NISC ما يلي :

  • وحدة تحكم أبسط: لا يوجد مُجدول أجهزة، ولا يوجد مُفكِّك تعليمات
  • أداء أفضل: بنية أكثر مرونة، واستخدام أفضل للموارد
  • أسهل في التصميم: لا حاجة لتصميم مجموعات التعليمات

تُعدّ مجموعة التعليمات ووحدة التحكم في المعالجات من أكثر الأجزاء تعقيدًا واستهلاكًا للوقت في التصميم. وبإلغاء هذين العنصرين، يصبح تصميم عناصر المعالجة المخصصة أسهل بكثير.

علاوة على ذلك، يمكن إنشاء مسار البيانات لمعالجات NISC تلقائيًا لتطبيق معين. وبالتالي، تتحسن إنتاجية المصمم بشكل ملحوظ.

نظراً لكفاءة مسارات البيانات في NISC وإمكانية توليدها تلقائياً، فإن تقنية NISC تُضاهي تقنيات توليف البرمجيات عالية المستوى (HLS) أو توليف البرمجيات من لغة C إلى لغة وصف الأجهزة (HDL). في الواقع، تتمثل إحدى مزايا هذا النمط المعماري في قدرته على الربط بين هاتين التقنيتين (تصميم المعالج المخصص وتوليف البرمجيات عالي المستوى).

حاسوب ذو مجموعة تعليمات صفرية

في علم الحاسوب ، يُشير مصطلح "حاسوب ذو مجموعة تعليمات صفرية " ( ZISC ) إلى بنية حاسوبية تعتمد كليًا على مطابقة الأنماط ، مع غياب التعليمات (الدقيقة) بالمعنى التقليدي . تُعرف هذه الرقائق بأنها تُشبه الشبكات العصبية ، ويتم تسويقها بناءً على عدد "الوصلات العصبية" و"الخلايا العصبية". [ 2 ] ويُشير اختصار ZISC إلى " حاسوب ذو مجموعة تعليمات مُخفّضة " (RISC).

ZISC هو تطبيقٌ ماديٌّ لشبكات كوهونين (الشبكات العصبية الاصطناعية) يسمح بالمعالجة المتوازية الضخمة للبيانات البسيطة جدًا (0 أو 1). تم اختراع هذا التطبيق المادي بواسطة جاي باييه [ 3 ] وباسكال تانهوف (شركة IBM) [ 4 ] [ 3 ]، وتم تطويره بالتعاون مع مصنع رقائق IBM في إيسون ، فرنسا، وقامت شركة IBM بتسويقه.

تُخفف بنية ZISC من اختناق الذاكرة من خلال دمج ذاكرة الأنماط مع منطق تعلم الأنماط والتعرف عليها. ويحل نظام الحوسبة المتوازية الهائلة فيها مشكلة " الفائز يأخذ كل شيء في اختيار الإجراء " عن طريق تخصيص ذاكرة خاصة لكل "عصبون" والسماح بحل المشكلات بشكل متزامن، حيث يتم تسوية نتائجها من خلال التنافس فيما بينها. [ 5 ]

التطبيقات والخلافات

بحسب موقع TechCrunch ، تُستخدم حاليًا برامج محاكاة هذه الأنواع من الرقائق في التعرف على الصور من قِبل العديد من شركات التكنولوجيا الكبرى، مثل فيسبوك وجوجل . وعند تطبيقها على مهام أخرى متنوعة للكشف عن الأنماط، مثل النصوص، يُقال إن النتائج تُنتج في غضون أجزاء من الثانية حتى مع الرقائق التي طُرحت في عام 2007. [ 2 ]

قارنت جونكو يوشيدا، من صحيفة إي إي تايمز ، شريحة نيوروميم بـ"الآلة"، وهي آلة قادرة على التنبؤ بالجرائم من خلال مسح وجوه الأشخاص، من المسلسل التلفزيوني " شخص مثير للاهتمام " ، واصفة إياها بأنها "جوهر البيانات الضخمة " و"تنبئ بتصعيد حقيقي في عصر جمع البيانات الهائلة". [ 6 ]

تاريخ

في الماضي، تطورت تقنية تصميم المعالجات الدقيقة من حاسوب ذي مجموعة تعليمات معقدة (CISC) إلى حاسوب ذي مجموعة تعليمات مختصرة (RISC). في بدايات صناعة الحواسيب، لم تكن تقنية المترجمات موجودة، وكانت البرمجة تتم بلغة التجميع . ولتسهيل البرمجة، ابتكر مهندسو الحواسيب تعليمات معقدة تمثل تمثيلاً مباشراً لوظائف عالية المستوى في لغات برمجة عالية المستوى. ومن العوامل الأخرى التي شجعت على تعقيد التعليمات قلة مساحات الذاكرة المتاحة.

مع تطور تقنيات المترجمات والذاكرة، ظهرت معمارية RISC. تتطلب هذه المعمارية ذاكرة تعليمات أكبر، وتستلزم وجود مترجم لترجمة لغات البرمجة عالية المستوى إلى لغة التجميع RISC. أدى المزيد من التطور في تقنيات المترجمات والذاكرة إلى ظهور معالجات الكلمات الطويلة جدًا للتعليمات (VLIW)، حيث يتحكم المترجم في جدولة التعليمات ويتعامل مع مخاطر البيانات.

يُعدّ معالج NISC خليفةً لمعالجات VLIW. في NISC، يمتلك المُصرّف تحكمًا أفقيًا ورأسيًا في العمليات على مسار البيانات، مما يُبسّط تصميم الجهاز بشكل كبير. مع ذلك، فإنّ حجم ذاكرة التحكم أكبر من الأجيال السابقة. ولحلّ هذه المشكلة، يُمكن استخدام تقنيات ضغط البيانات ذات التكلفة المنخفضة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رزق، مصطفى؛ بغدادي، عامر؛ جيزيكيل، ميشيل؛ مهنا، ياسر؛ عطات، يوسف (2021-03-01). "تجربة تصميم حاسوب بدون مجموعة تعليمات لبنى مرنة وفعالة لتطبيقات الاتصالات الرقمية: دراستا حالة حول الكشف التوربيني MIMO وفك تعيين التوربو الشامل" . أتمتة التصميم للأنظمة المدمجة . 25 (1): 1-42 . doi : 10.1007/s10617-021-09245-x . ISSN 1572-8080 . 
  2. 1 2 لامبينيه، فيليب (31 يناير 2015). "السعي المستمر وراء شريحة 'الدماغ'" . تيك كرانش .
  3. 1 2 "دائرة عصبية" .
  4. ↑ "نبذة تعريفية: باسكال تانهوف" . ريسيرش جيت .
  5. ↑ هيغينبوثام، ستايسي (14 نوفمبر 2011). "أفسحوا الطريق لمزيد من الرقائق الإلكترونية القائمة على الدماغ" . جيجاوم . مؤرشف من الأصل في 16 نوفمبر 2011.
  6. ↑ يوشيدا، جونكو. "شريحة الذاكرة العصبية المتكاملة تطابق الأنماط، وترى كل شيء، وتعرف كل شيء" . مجلة EE Times .

للمزيد من القراءة

  • الفصل الثاني. هينكل، يورغ؛ باراميسواران، سري (11 يوليو 2007). تصميم المعالجات المدمجة: منظور استهلاك الطاقة المنخفض: بقلم: يورغ هينكل، سري باراميسواران . سبرينغر. ISBN 978-1402058684.