This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
| വരി 1: | വരി 1: | ||
= ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റം = | = ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റം = | ||
| + | Dataflow system | ||
| - | + | നിര്‍ദേശം പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാന്‍ ആവശ്യമായ ഡേറ്റയുടെ ലഭ്യത യ്ക്കനുസൃതമായി നിര്‍വഹണം (processing) നടപ്പിലാക്കുന്ന കംപ്യൂട്ടര്‍ സംവിധാനം. | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | നിര്‍ദേശം പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാന്‍ ആവശ്യമായ ഡേറ്റയുടെ ലഭ്യത യ്ക്കനുസൃതമായി നിര്‍വഹണം ( | + | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| + | ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ രീതിയില്‍ ക്രമാനുഗതമായിട്ടാണ് പ്രോഗ്രാമിലെ നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ നടപ്പിലാക്കപ്പെടുന്നത്; ഇതു സൂചിപ്പിക്കാന്‍ അവയില്‍ പ്രോഗ്രാം ഗണിത്രവും (program counter) ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. ഇതില്‍ നിന്നു തികച്ചും വിഭിന്നമാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമീപനം. പ്രസക്ത ക്രിയകളുടെ ഓപ്പറേറ്ററുകളില്‍ എത്തിച്ചേരുന്ന ഡേറ്റയാണ് ഇവിടെ ഗണന പ്രക്രിയയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. തന്മൂലം പ്രോഗ്രാം ഗണിത്രം ഇവയില്‍ ഉപയോഗിക്കാറില്ല. | ||
അടിസ്ഥാനപരമായി പാരലല്‍ പ്രോസസിങ് നടപ്പിലാക്കത്തക്കവണ്ണം രൂപപ്പെടുത്തിയവയാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍. സാമ്പ്രദായിക സിസ്റ്റങ്ങളില്‍ ഗണന ക്രിയകളിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ കംപ്യൂട്ടറിന്റെ മെമ്മറിയില്‍ ഏതേതു വിധത്തില്‍ സംഭരിക്കണം എന്ന് നിര്‍വചിക്കാറുണ്ട്. പക്ഷേ, ഡേറ്റാഫ്ളൊയില്‍ ഗണന ക്രിയകളുടെ മൂല്യം എന്തായിരിക്കണം എന്നു മാത്രമേ നിഷ്കര്‍ഷിക്കാറുള്ളൂ. ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ എവിടെ സംഭരിച്ചുവയ്ക്കണം, ഗണന ക്രിയയെ ഏതു ക്രമത്തില്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യണം എന്നിവയെ സംബന്ധിച്ച നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകില്ല. | അടിസ്ഥാനപരമായി പാരലല്‍ പ്രോസസിങ് നടപ്പിലാക്കത്തക്കവണ്ണം രൂപപ്പെടുത്തിയവയാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍. സാമ്പ്രദായിക സിസ്റ്റങ്ങളില്‍ ഗണന ക്രിയകളിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ കംപ്യൂട്ടറിന്റെ മെമ്മറിയില്‍ ഏതേതു വിധത്തില്‍ സംഭരിക്കണം എന്ന് നിര്‍വചിക്കാറുണ്ട്. പക്ഷേ, ഡേറ്റാഫ്ളൊയില്‍ ഗണന ക്രിയകളുടെ മൂല്യം എന്തായിരിക്കണം എന്നു മാത്രമേ നിഷ്കര്‍ഷിക്കാറുള്ളൂ. ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ എവിടെ സംഭരിച്ചുവയ്ക്കണം, ഗണന ക്രിയയെ ഏതു ക്രമത്തില്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യണം എന്നിവയെ സംബന്ധിച്ച നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകില്ല. | ||
| + | A = B + C | ||
| - | അ = | + | എന്ന ഒരു നിര്‍ദേശം ഉണ്ടെന്നു കരുതുക. B,C ചരങ്ങളുടെ അഡ്രസ്സ് സൂചിപ്പിക്കുന്ന മെമ്മറി സ്ഥാനങ്ങളിലെ മൂല്യങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സങ്കലന ഫലത്തെ അ ചരത്തിന്റെ അഡ്രസ്സ് സൂചിപ്പിക്കുന്ന മെമ്മറി സ്ഥാനത്തു സംഭരിച്ചു വയ്ക്കുക എന്നതാണ് ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ സമീപന പ്രകാരം ഈ നിര്‍ദേശത്തിന്റെ അര്‍ഥം. മറിച്ച്, B യുടേയും C യുടേയും മൂല്യങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സങ്കലന ഫലമാണ് A യുടെ മൂല്യം എന്ന സൂചന മാത്രമേ ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയനുസരിച്ചു ലഭിക്കുന്നുള്ളു. ഏതു ക്രമത്തില്‍ വേണമെങ്കിലും A യുടെ മൂല്യം കണ്ടെത്താനും ഇവിടെ സ്വാതന്ത്യമുണ്ട്. അതായത്, യഥാക്രമം A,B എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങള്‍ നിര്‍ണയിച്ചതിനു ശേഷമോ, B യുടെ മൂല്യത്തിനു ശേഷം C യുടെ മൂല്യ നിര്‍ണയം നടത്തിയോ നിര്‍ദേശം A = B + C നടപ്പിലാക്കാം. |
| + | ഒരു ചരത്തിന് ഒരിക്കല്‍ നല്കിയ നിര്‍വചനം പ്രസക്ത പ്രോഗ്രാമില്‍ മാറ്റാനാവില്ല എന്ന വസ്തുത (സിംഗിള്‍ അസൈന്‍ മെന്റ്) ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ മൗലിക സവിശേഷതയാണ്. തന്മൂലം A = A + 1 പോലുള്ള നിര്‍വചനങ്ങള്‍ ഇവയിലെ അല്‍ഗോരിഥങ്ങളില്‍ അനുവദനീയമല്ല. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഗണന ക്രിയകള്‍ സമയബന്ധിതമല്ല. നിര്‍വചനാത്മക സമീപന രീതി സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍ ഗണന ക്രിയയിലെ നിര്‍ദേശങ്ങളിലോരോന്നും മൂല്യം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഓപ്പറേറ്ററുകള്‍ 'ഏക ഫലന' സ്വഭാവം ഉള്ളവയാണ്. ഓപ്പറേറ്ററുകള്‍ നല്കുന്ന നിര്‍ഗമ ഡേറ്റയുടെ മൂല്യം അവയ്ക്കു ലഭിക്കുന്ന നിവേശ ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ മാത്രമേ അവലംബിക്കുന്നുള്ളൂ. ഓപ്പറേറ്റര്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ഗണന ക്രിയ എപ്പോള്‍ ചെയ്താലും ഒരേ നിര്‍ഗമ ഡേറ്റ തന്നെ ലഭിക്കുന്നു. തന്മൂലം ഡേറ്റാഫ്ളൊ നിര്‍ദേശ ങ്ങളെ സ്ഥായീസ്വഭാവമുള്ളവയായി പരിഗണിക്കാം. | ||
| - | + | '''ചരിത്രം.''' കംപ്യൂട്ടര്‍ നിര്‍മാണ ശൈലിയില്‍ (computer system) ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമീപനം അടുത്തകാലത്താണ് പ്രചാരത്തില്‍വന്നതെങ്കിലും 1950 മുതല്‍ക്കേ ഡേറ്റാഫ്ളൊ അവലംബിച്ചുള്ള മാതൃകകള്‍ നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോഗ്രാമുകളുടെ ആസൂത്രണം, നിര്‍വഹണം എന്നിവ വിലയിരുത്തുന്ന സങ്കേതങ്ങളായ പ്രോഗ്രാം ഇവാല്യുവേഷന്‍ ആന്‍ഡ് റിവ്യൂ ടെക്നിക് (PERT), കണ്‍ട്രോള്‍ പാത്ത് മെത്തേഡ് (CPM) എന്നിവയിലാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമാന രീതികള്‍ ആദ്യമായി പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കപ്പെട്ടത്. തുടര്‍ന്ന് വിതരിത പ്രസംഭാവ്യ സിസ്റ്റങ്ങളെ പ്രതീകവത്ക്കരിക്കാന്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്ന 'GPSS V' (General Purpose Systems Simulator V) എന്ന സിമുലേഷന്‍ ഭാഷയിലും ഇത് സ്വീകരിക്കപ്പെട്ടു. ക്രമേണ, ലോജിക് പരിപഥങ്ങള്‍, കംപ്യൂട്ടര്‍ ഹാര്‍ഡ് വെയര്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ വിശകലനം, പരിശോധന, മൈക്രോകോഡ് അനുകൂലതമത, സോഫ് റ്റ് വെയര്‍ വിവരണം, റിലയബിലിറ്റി അനാലിസിസ് തുടങ്ങിയവയ്ക്കും ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമാന രീതികള്‍ ഉപയോഗക്ഷമമായിത്തീര്‍ന്നു. | |
| - | + | കൈവശം വച്ച് പ്രവര്‍ത്തിപ്പിക്കാവുന്ന ഡിജിറ്റല്‍ വയര്‍ലസ് വാര്‍ത്താവിനിമയ ഉപകരണങ്ങള്‍, മള്‍ട്ടീമീഡിയ എന്നിവയുടെ പ്രചാരം, കുറഞ്ഞ ഊര്‍ജോപഭോഗ നിരക്കുള്ള കംപ്യൂട്ടര്‍ ചിപ്പുകളുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തിനു കാരണമായി. ഇതോടെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ പ്രക്രിയയെ ആസ്പദമാക്കിയുള്ള പ്രോസസറുകള്‍, സ്ട്രീം ഡേറ്റാ പ്രോസസറുകള്‍ മുതലായവ പ്രചാരത്തില്‍ വന്നു. ക്രമേണ കംപ്യൂ ട്ടര്‍ സിസ്റ്റം ക്രമീകരണത്തിലും ഈ രീതികള്‍ സ്വീകാര്യമായിത്തീര്‍ന്നു. 'ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ കണ്‍ട്രോള്‍ ഫ്ളൊ' രീതിയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഇന്റല്‍ പെന്റിയം ചിപ്പുകളിലെ 'ഫങ്ഷണല്‍' യൂണിറ്റുകള്‍ ഇപ്പോള്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയാണു സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. | |
| - | + | ||
| - | + | ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ സംവിധാനത്തില്‍ പ്രോഗ്രാം നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ അനുക്രമ രീതിയിലാണ് നല്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. ഇതിനായി പ്രോഗ്രാ മിന്റെ അല്‍ഗോരിഥം ഫ്ളൊചാര്‍ട്ടിലൂടെ പ്രതീകവത്ക്കരിക്കപ്പെടുന്നു. തദനുസൃതമായ നിര്‍ദേശങ്ങളും അനുക്രമരീതിയില്‍ തയ്യാറാക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാല്‍ പ്രോഗ്രാം ഘടനയിലെ പാരലലിസത്തെ പരമാവധി ചൂഷണം ചെയ്യുന്നവയാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍. തന്മൂലം അവിടെ നിര്‍ദേശങ്ങളിലെ ക്രമം പൂര്‍ണമായി നടപ്പിലാക്കാറില്ല. അല്‍ഗോരിഥം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന പാരലലിസത്തെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയാണ് ഭാഗിക ക്രമീകരണം നടത്തുന്നത്. ഹൈ ലെവല്‍ ലാങ് ഗ്വേജ് കംപയിലറുകളാണ് ഇതു നടത്തുന്നത്. ഇത്തരത്തില്‍ എന്‍കോഡ് ചെയ്യപ്പെട്ട ലിസ്റ്റാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഗ്രാഫ്. സിസ്റ്റത്തിലെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകള്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഗ്രാഫിനെത്തന്നെ മെഷീന്‍ ഭാഷയായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഗണന ക്രിയകള്‍ നടപ്പിലാക്കുന്നു. | |
| - | + | ||
| - | + | പ്രോഗ്രാമിലെ ഓരോ നിര്‍ദേശത്തേയും ഗ്രാഫില്‍ ഒരു നോഡ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രതീകവത്ക്കരിക്കുന്നു. ഒരു നിര്‍ദേശത്തെ അടി സ്ഥാനമാക്കി നടപ്പിലാക്കേണ്ട ഇതര നിര്‍ദേശങ്ങളെ ആദ്യത്തേ തിന്റെ നോഡില്‍ നിന്ന് ഇതര നോഡുകളിലേക്ക് നിര്‍ദിഷ്ട ആര്‍ക്കുകളായി (directed arcs) സൂചിപ്പിക്കുന്നു. തന്മൂലം ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തിലെ പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹണത്തെ, ഗ്രാഫിലെ ചാപങ്ങളിലൂ ടെയുള്ള ഡേറ്റാ പ്രേഷണമായി സംചരണമായി കരുതാനാകും. ഒരു നോഡിലേക്ക് ഒന്നിലേറെ നിര്‍ദിഷ്ട ചാപങ്ങളിലൂടെ ഡേറ്റ ടോക്കണുകള്‍ വരുന്നുണ്ടെങ്കില്‍ അവ പാരലല്‍ പ്രോസസിങ്ങിനുള്ള സൂചനയാണ് നല്കുന്നത്. നിര്‍ദേശ നിര്‍വഹണത്തിന്റെ സമയക്രമം നിശ്ചയിക്കുന്നത് ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകളാണ്. | |
| - | + | ||
| - | + | '''ആര്‍ക്കിടെക്ചര്‍.''' ഗണന ക്രിയകള്‍ ചെയ്യുമ്പോള്‍ പല ചരങ്ങളുടേയും മൂല്യങ്ങള്‍ താത്കാലികമായി സംഭരിച്ചുവയ്ക്കേണ്ടിവരാറുണ്ട്. സംഭരണത്തെ സംബന്ധിക്കുന്ന വിശദാംശങ്ങളെ പ്രോഗ്രാം കംപയില്‍ ചെയ്യുന്ന അവസരത്തിലോ പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹിക്കപ്പെടുന്ന (execute) സന്ദര്‍ഭത്തിലോ കൈകാര്യം ചെയ്യാന്‍ സാധിക്കും. ഈ രണ്ടു രീതികളെ യഥാക്രമം സ്റ്റാറ്റിക്, ഡൈനമിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ എന്നു വിവക്ഷിക്കുന്നു. | |
| - | + | ||
| - | + | '''ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഭാഷകള്‍.''' 'സിംഗിള്‍ അസൈന്‍മെന്റ്' രീതിയില്‍ പ്രോഗ്രാമുകള്‍ തയ്യാറാക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഭാഷകളാണ് ഇവ. പ്രോഗ്രാം കംപയില്‍ ചെയ്യുന്ന സന്ദര്‍ഭത്തില്‍ത്തന്നെ പ്രോഗ്രാമിലെ നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന പാരലലിസത്തെ, ഇത്തരം ഭാഷകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാല്‍, എളുപ്പത്തില്‍ വിവേചിക്കുവാന്‍ കഴിയും. സ്റ്റാറ്റിക്/ഡൈനമിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കിടെക്ചറില്‍ അവയ്ക്കുവേണ്ട പ്രത്യേക ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഭാഷയും തിരഞ്ഞെടു ക്കുന്നു. മസാച്യുസെറ്റ്സ് ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഒഫ് ടെക്നോളജിയിലെ പ്രോഗ്രാമര്‍മാര്‍ രൂപപ്പെടുത്തിയ സ്റ്റാറ്റിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കി ടെക്ചറിനുവേണ്ടിയുള്ള VAL (Value-Oriented Algorithmic Language), ഡൈനമിക് രീതികള്‍ക്കായുള്ള IDL (Irvine Dataflow Language) എന്നിവയാണ് ഇതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങള്‍. | |
| - | + | '''ഗുണമേന്മകളും പോരായ്മകളും.''' ആവശ്യാനുസരണം വിപുലീകരിക്കാവുന്ന സിസ്റ്റങ്ങള്‍ രൂപകല്പന ചെയ്യാന്‍ ഏറ്റവും അനുയോജ്യം ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയാണ്. പരക്കെ അംഗീകൃതമായ സിസ്റ്റങ്ങളില്‍ സിങ്കറണനത്തിനാവശ്യമായ ക്രമീകരണങ്ങള്‍ അവയിലെ സോഫ് റ്റ് വെയറിലാണ് ചിട്ടപ്പെടുത്തുന്നത്. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തില്‍ പ്രോഗ്രാം നിര്‍ദേശങ്ങളുടെ ഷെഡ്യൂളില്‍ തന്നെ സിങ്കറണനത്തിനാവശ്യമായ വിവരങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളിച്ചിരിക്കും. കൂടിയ അളവിലുള്ള പാരലലിസം പ്രയോജനപ്പെടുത്താന്‍ ഈ രീതി അത്യാവശ്യവുമാണ്. | |
| - | + | ||
| - | + | ക്രമാനുഗത രീതിയെ അപേക്ഷിച്ച് പൊതുവേ പാരലല്‍ സമീപനത്തില്‍ കൂടുതല്‍ കംപ്യൂട്ടര്‍ വിഭവശേഷി പ്രയോജനപ്പെടുത്തേ ണ്ടി വരാറുണ്ട്. തന്മൂലം പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹണം പൂര്‍ത്തിയാകുന്നതുവരെ വിഭവശേഷിലഭ്യതയെ അവലോകന വിധേയമാക്കേണ്ടി വരുന്നു. പാരലല്‍ രീതിയില്‍ ചെയ്യാവുന്ന ഗണന ക്രിയകളെ പല ക്രമത്തില്‍ പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാവുന്നതാണ്. എന്നാല്‍ എല്ലായ് പ്പോഴും വിഭവശേഷിയുടെ ലഭ്യത ഒരുപോലെയാകണമെന്നില്ല. അതായത് ഒരുകൂട്ടം പാരലല്‍ ക്രിയകളെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തില്‍ ഒരു സമയത്ത് പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കുമ്പോള്‍ വിഭവശേഷിയുടെ കുറവു കാരണം ഗണന ക്രിയകള്‍ പൂര്‍ത്തിയാക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞില്ലെങ്കിലും മറ്റൊരു സന്ദര്‍ഭത്തില്‍ പ്രസ്തുത ക്രിയകള്‍ തന്നെ വേറൊരു ക്രമത്തില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ വിഭവശേഷിദൗര്‍ലഭ്യം നേരിടേണ്ടി വരാറില്ല. പാരലല്‍ ക്രിയകള്‍ നടപ്പിലാക്കുന്ന ക്രമം നിശ്ചയിക്കുന്നത് സിസ്റ്റത്തിലെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകളാണ്. ഇത് ഒരു അപര്യാപ്തതയാണെന്നു പറയാം. | |
| - | + | ||
| - | + | ക്രമാനുഗത രീതിയില്‍ ചിട്ടപ്പെടുത്തിയ നിര്‍ദേശങ്ങളെ, പാരലലിസം കുറവായുള്ള സന്ദര്‍ഭങ്ങളില്‍, ദക്ഷതയോടു കൂടി പ്രോസസ്സു ചെയ്യാന്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍ അപര്യാപ്തമാണ്. ഡേറ്റാ ലഭ്യത ആസ്പദമാക്കി അല്‍ഗോരിഥം തയ്യാറാക്കുന്നതിനാല്‍ ഉളവാകുന്ന ദോഷമാണിത്. ക്രമാനുഗത സമീപനവും ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയും ഒരുപോലെ പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാനാവുന്ന ഹാര്‍ഡുവെ യറുകളുടെ നിര്‍മിതിയിലൂടെ ഈ പരിമിതി ഒഴിവാക്കാന്‍ കഴിയും. ഇവയെ ഹൈബ്രിഡ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കിടെക്ചര്‍ എന്നാണ് വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | ക്രമാനുഗത രീതിയില്‍ ചിട്ടപ്പെടുത്തിയ നിര്‍ദേശങ്ങളെ, | + | |
Current revision as of 10:28, 9 ജൂണ്‍ 2008
ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റം
Dataflow system
നിര്‍ദേശം പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാന്‍ ആവശ്യമായ ഡേറ്റയുടെ ലഭ്യത യ്ക്കനുസൃതമായി നിര്‍വഹണം (processing) നടപ്പിലാക്കുന്ന കംപ്യൂട്ടര്‍ സംവിധാനം.
ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ രീതിയില്‍ ക്രമാനുഗതമായിട്ടാണ് പ്രോഗ്രാമിലെ നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ നടപ്പിലാക്കപ്പെടുന്നത്; ഇതു സൂചിപ്പിക്കാന്‍ അവയില്‍ പ്രോഗ്രാം ഗണിത്രവും (program counter) ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. ഇതില്‍ നിന്നു തികച്ചും വിഭിന്നമാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമീപനം. പ്രസക്ത ക്രിയകളുടെ ഓപ്പറേറ്ററുകളില്‍ എത്തിച്ചേരുന്ന ഡേറ്റയാണ് ഇവിടെ ഗണന പ്രക്രിയയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. തന്മൂലം പ്രോഗ്രാം ഗണിത്രം ഇവയില്‍ ഉപയോഗിക്കാറില്ല.
അടിസ്ഥാനപരമായി പാരലല്‍ പ്രോസസിങ് നടപ്പിലാക്കത്തക്കവണ്ണം രൂപപ്പെടുത്തിയവയാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍. സാമ്പ്രദായിക സിസ്റ്റങ്ങളില്‍ ഗണന ക്രിയകളിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ കംപ്യൂട്ടറിന്റെ മെമ്മറിയില്‍ ഏതേതു വിധത്തില്‍ സംഭരിക്കണം എന്ന് നിര്‍വചിക്കാറുണ്ട്. പക്ഷേ, ഡേറ്റാഫ്ളൊയില്‍ ഗണന ക്രിയകളുടെ മൂല്യം എന്തായിരിക്കണം എന്നു മാത്രമേ നിഷ്കര്‍ഷിക്കാറുള്ളൂ. ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ എവിടെ സംഭരിച്ചുവയ്ക്കണം, ഗണന ക്രിയയെ ഏതു ക്രമത്തില്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യണം എന്നിവയെ സംബന്ധിച്ച നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകില്ല.
A = B + C
എന്ന ഒരു നിര്‍ദേശം ഉണ്ടെന്നു കരുതുക. B,C ചരങ്ങളുടെ അഡ്രസ്സ് സൂചിപ്പിക്കുന്ന മെമ്മറി സ്ഥാനങ്ങളിലെ മൂല്യങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സങ്കലന ഫലത്തെ അ ചരത്തിന്റെ അഡ്രസ്സ് സൂചിപ്പിക്കുന്ന മെമ്മറി സ്ഥാനത്തു സംഭരിച്ചു വയ്ക്കുക എന്നതാണ് ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ സമീപന പ്രകാരം ഈ നിര്‍ദേശത്തിന്റെ അര്‍ഥം. മറിച്ച്, B യുടേയും C യുടേയും മൂല്യങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സങ്കലന ഫലമാണ് A യുടെ മൂല്യം എന്ന സൂചന മാത്രമേ ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയനുസരിച്ചു ലഭിക്കുന്നുള്ളു. ഏതു ക്രമത്തില്‍ വേണമെങ്കിലും A യുടെ മൂല്യം കണ്ടെത്താനും ഇവിടെ സ്വാതന്ത്യമുണ്ട്. അതായത്, യഥാക്രമം A,B എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങള്‍ നിര്‍ണയിച്ചതിനു ശേഷമോ, B യുടെ മൂല്യത്തിനു ശേഷം C യുടെ മൂല്യ നിര്‍ണയം നടത്തിയോ നിര്‍ദേശം A = B + C നടപ്പിലാക്കാം.
ഒരു ചരത്തിന് ഒരിക്കല്‍ നല്കിയ നിര്‍വചനം പ്രസക്ത പ്രോഗ്രാമില്‍ മാറ്റാനാവില്ല എന്ന വസ്തുത (സിംഗിള്‍ അസൈന്‍ മെന്റ്) ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ മൗലിക സവിശേഷതയാണ്. തന്മൂലം A = A + 1 പോലുള്ള നിര്‍വചനങ്ങള്‍ ഇവയിലെ അല്‍ഗോരിഥങ്ങളില്‍ അനുവദനീയമല്ല. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഗണന ക്രിയകള്‍ സമയബന്ധിതമല്ല. നിര്‍വചനാത്മക സമീപന രീതി സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍ ഗണന ക്രിയയിലെ നിര്‍ദേശങ്ങളിലോരോന്നും മൂല്യം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഓപ്പറേറ്ററുകള്‍ 'ഏക ഫലന' സ്വഭാവം ഉള്ളവയാണ്. ഓപ്പറേറ്ററുകള്‍ നല്കുന്ന നിര്‍ഗമ ഡേറ്റയുടെ മൂല്യം അവയ്ക്കു ലഭിക്കുന്ന നിവേശ ഡേറ്റാ മൂല്യങ്ങളെ മാത്രമേ അവലംബിക്കുന്നുള്ളൂ. ഓപ്പറേറ്റര്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ഗണന ക്രിയ എപ്പോള്‍ ചെയ്താലും ഒരേ നിര്‍ഗമ ഡേറ്റ തന്നെ ലഭിക്കുന്നു. തന്മൂലം ഡേറ്റാഫ്ളൊ നിര്‍ദേശ ങ്ങളെ സ്ഥായീസ്വഭാവമുള്ളവയായി പരിഗണിക്കാം.
ചരിത്രം. കംപ്യൂട്ടര്‍ നിര്‍മാണ ശൈലിയില്‍ (computer system) ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമീപനം അടുത്തകാലത്താണ് പ്രചാരത്തില്‍വന്നതെങ്കിലും 1950 മുതല്‍ക്കേ ഡേറ്റാഫ്ളൊ അവലംബിച്ചുള്ള മാതൃകകള്‍ നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോഗ്രാമുകളുടെ ആസൂത്രണം, നിര്‍വഹണം എന്നിവ വിലയിരുത്തുന്ന സങ്കേതങ്ങളായ പ്രോഗ്രാം ഇവാല്യുവേഷന്‍ ആന്‍ഡ് റിവ്യൂ ടെക്നിക് (PERT), കണ്‍ട്രോള്‍ പാത്ത് മെത്തേഡ് (CPM) എന്നിവയിലാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമാന രീതികള്‍ ആദ്യമായി പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കപ്പെട്ടത്. തുടര്‍ന്ന് വിതരിത പ്രസംഭാവ്യ സിസ്റ്റങ്ങളെ പ്രതീകവത്ക്കരിക്കാന്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്ന 'GPSS V' (General Purpose Systems Simulator V) എന്ന സിമുലേഷന്‍ ഭാഷയിലും ഇത് സ്വീകരിക്കപ്പെട്ടു. ക്രമേണ, ലോജിക് പരിപഥങ്ങള്‍, കംപ്യൂട്ടര്‍ ഹാര്‍ഡ് വെയര്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ വിശകലനം, പരിശോധന, മൈക്രോകോഡ് അനുകൂലതമത, സോഫ് റ്റ് വെയര്‍ വിവരണം, റിലയബിലിറ്റി അനാലിസിസ് തുടങ്ങിയവയ്ക്കും ഡേറ്റാഫ്ളൊ സമാന രീതികള്‍ ഉപയോഗക്ഷമമായിത്തീര്‍ന്നു.
കൈവശം വച്ച് പ്രവര്‍ത്തിപ്പിക്കാവുന്ന ഡിജിറ്റല്‍ വയര്‍ലസ് വാര്‍ത്താവിനിമയ ഉപകരണങ്ങള്‍, മള്‍ട്ടീമീഡിയ എന്നിവയുടെ പ്രചാരം, കുറഞ്ഞ ഊര്‍ജോപഭോഗ നിരക്കുള്ള കംപ്യൂട്ടര്‍ ചിപ്പുകളുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തിനു കാരണമായി. ഇതോടെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ പ്രക്രിയയെ ആസ്പദമാക്കിയുള്ള പ്രോസസറുകള്‍, സ്ട്രീം ഡേറ്റാ പ്രോസസറുകള്‍ മുതലായവ പ്രചാരത്തില്‍ വന്നു. ക്രമേണ കംപ്യൂ ട്ടര്‍ സിസ്റ്റം ക്രമീകരണത്തിലും ഈ രീതികള്‍ സ്വീകാര്യമായിത്തീര്‍ന്നു. 'ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ കണ്‍ട്രോള്‍ ഫ്ളൊ' രീതിയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഇന്റല്‍ പെന്റിയം ചിപ്പുകളിലെ 'ഫങ്ഷണല്‍' യൂണിറ്റുകള്‍ ഇപ്പോള്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയാണു സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്.
ഫൊന്‍ ന്യൂമാന്‍ സംവിധാനത്തില്‍ പ്രോഗ്രാം നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ അനുക്രമ രീതിയിലാണ് നല്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. ഇതിനായി പ്രോഗ്രാ മിന്റെ അല്‍ഗോരിഥം ഫ്ളൊചാര്‍ട്ടിലൂടെ പ്രതീകവത്ക്കരിക്കപ്പെടുന്നു. തദനുസൃതമായ നിര്‍ദേശങ്ങളും അനുക്രമരീതിയില്‍ തയ്യാറാക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാല്‍ പ്രോഗ്രാം ഘടനയിലെ പാരലലിസത്തെ പരമാവധി ചൂഷണം ചെയ്യുന്നവയാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍. തന്മൂലം അവിടെ നിര്‍ദേശങ്ങളിലെ ക്രമം പൂര്‍ണമായി നടപ്പിലാക്കാറില്ല. അല്‍ഗോരിഥം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന പാരലലിസത്തെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയാണ് ഭാഗിക ക്രമീകരണം നടത്തുന്നത്. ഹൈ ലെവല്‍ ലാങ് ഗ്വേജ് കംപയിലറുകളാണ് ഇതു നടത്തുന്നത്. ഇത്തരത്തില്‍ എന്‍കോഡ് ചെയ്യപ്പെട്ട ലിസ്റ്റാണ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഗ്രാഫ്. സിസ്റ്റത്തിലെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകള്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഗ്രാഫിനെത്തന്നെ മെഷീന്‍ ഭാഷയായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഗണന ക്രിയകള്‍ നടപ്പിലാക്കുന്നു.
പ്രോഗ്രാമിലെ ഓരോ നിര്‍ദേശത്തേയും ഗ്രാഫില്‍ ഒരു നോഡ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രതീകവത്ക്കരിക്കുന്നു. ഒരു നിര്‍ദേശത്തെ അടി സ്ഥാനമാക്കി നടപ്പിലാക്കേണ്ട ഇതര നിര്‍ദേശങ്ങളെ ആദ്യത്തേ തിന്റെ നോഡില്‍ നിന്ന് ഇതര നോഡുകളിലേക്ക് നിര്‍ദിഷ്ട ആര്‍ക്കുകളായി (directed arcs) സൂചിപ്പിക്കുന്നു. തന്മൂലം ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തിലെ പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹണത്തെ, ഗ്രാഫിലെ ചാപങ്ങളിലൂ ടെയുള്ള ഡേറ്റാ പ്രേഷണമായി സംചരണമായി കരുതാനാകും. ഒരു നോഡിലേക്ക് ഒന്നിലേറെ നിര്‍ദിഷ്ട ചാപങ്ങളിലൂടെ ഡേറ്റ ടോക്കണുകള്‍ വരുന്നുണ്ടെങ്കില്‍ അവ പാരലല്‍ പ്രോസസിങ്ങിനുള്ള സൂചനയാണ് നല്കുന്നത്. നിര്‍ദേശ നിര്‍വഹണത്തിന്റെ സമയക്രമം നിശ്ചയിക്കുന്നത് ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകളാണ്.
ആര്‍ക്കിടെക്ചര്‍. ഗണന ക്രിയകള്‍ ചെയ്യുമ്പോള്‍ പല ചരങ്ങളുടേയും മൂല്യങ്ങള്‍ താത്കാലികമായി സംഭരിച്ചുവയ്ക്കേണ്ടിവരാറുണ്ട്. സംഭരണത്തെ സംബന്ധിക്കുന്ന വിശദാംശങ്ങളെ പ്രോഗ്രാം കംപയില്‍ ചെയ്യുന്ന അവസരത്തിലോ പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹിക്കപ്പെടുന്ന (execute) സന്ദര്‍ഭത്തിലോ കൈകാര്യം ചെയ്യാന്‍ സാധിക്കും. ഈ രണ്ടു രീതികളെ യഥാക്രമം സ്റ്റാറ്റിക്, ഡൈനമിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ എന്നു വിവക്ഷിക്കുന്നു.
ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഭാഷകള്‍. 'സിംഗിള്‍ അസൈന്‍മെന്റ്' രീതിയില്‍ പ്രോഗ്രാമുകള്‍ തയ്യാറാക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഭാഷകളാണ് ഇവ. പ്രോഗ്രാം കംപയില്‍ ചെയ്യുന്ന സന്ദര്‍ഭത്തില്‍ത്തന്നെ പ്രോഗ്രാമിലെ നിര്‍ദേശങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന പാരലലിസത്തെ, ഇത്തരം ഭാഷകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാല്‍, എളുപ്പത്തില്‍ വിവേചിക്കുവാന്‍ കഴിയും. സ്റ്റാറ്റിക്/ഡൈനമിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കിടെക്ചറില്‍ അവയ്ക്കുവേണ്ട പ്രത്യേക ഡേറ്റാഫ്ളൊ ഭാഷയും തിരഞ്ഞെടു ക്കുന്നു. മസാച്യുസെറ്റ്സ് ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഒഫ് ടെക്നോളജിയിലെ പ്രോഗ്രാമര്‍മാര്‍ രൂപപ്പെടുത്തിയ സ്റ്റാറ്റിക് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കി ടെക്ചറിനുവേണ്ടിയുള്ള VAL (Value-Oriented Algorithmic Language), ഡൈനമിക് രീതികള്‍ക്കായുള്ള IDL (Irvine Dataflow Language) എന്നിവയാണ് ഇതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങള്‍.
ഗുണമേന്മകളും പോരായ്മകളും. ആവശ്യാനുസരണം വിപുലീകരിക്കാവുന്ന സിസ്റ്റങ്ങള്‍ രൂപകല്പന ചെയ്യാന്‍ ഏറ്റവും അനുയോജ്യം ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയാണ്. പരക്കെ അംഗീകൃതമായ സിസ്റ്റങ്ങളില്‍ സിങ്കറണനത്തിനാവശ്യമായ ക്രമീകരണങ്ങള്‍ അവയിലെ സോഫ് റ്റ് വെയറിലാണ് ചിട്ടപ്പെടുത്തുന്നത്. ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തില്‍ പ്രോഗ്രാം നിര്‍ദേശങ്ങളുടെ ഷെഡ്യൂളില്‍ തന്നെ സിങ്കറണനത്തിനാവശ്യമായ വിവരങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളിച്ചിരിക്കും. കൂടിയ അളവിലുള്ള പാരലലിസം പ്രയോജനപ്പെടുത്താന്‍ ഈ രീതി അത്യാവശ്യവുമാണ്.
ക്രമാനുഗത രീതിയെ അപേക്ഷിച്ച് പൊതുവേ പാരലല്‍ സമീപനത്തില്‍ കൂടുതല്‍ കംപ്യൂട്ടര്‍ വിഭവശേഷി പ്രയോജനപ്പെടുത്തേ ണ്ടി വരാറുണ്ട്. തന്മൂലം പ്രോഗ്രാം നിര്‍വഹണം പൂര്‍ത്തിയാകുന്നതുവരെ വിഭവശേഷിലഭ്യതയെ അവലോകന വിധേയമാക്കേണ്ടി വരുന്നു. പാരലല്‍ രീതിയില്‍ ചെയ്യാവുന്ന ഗണന ക്രിയകളെ പല ക്രമത്തില്‍ പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാവുന്നതാണ്. എന്നാല്‍ എല്ലായ് പ്പോഴും വിഭവശേഷിയുടെ ലഭ്യത ഒരുപോലെയാകണമെന്നില്ല. അതായത് ഒരുകൂട്ടം പാരലല്‍ ക്രിയകളെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റത്തില്‍ ഒരു സമയത്ത് പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കുമ്പോള്‍ വിഭവശേഷിയുടെ കുറവു കാരണം ഗണന ക്രിയകള്‍ പൂര്‍ത്തിയാക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞില്ലെങ്കിലും മറ്റൊരു സന്ദര്‍ഭത്തില്‍ പ്രസ്തുത ക്രിയകള്‍ തന്നെ വേറൊരു ക്രമത്തില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ വിഭവശേഷിദൗര്‍ലഭ്യം നേരിടേണ്ടി വരാറില്ല. പാരലല്‍ ക്രിയകള്‍ നടപ്പിലാക്കുന്ന ക്രമം നിശ്ചയിക്കുന്നത് സിസ്റ്റത്തിലെ ഡേറ്റാഫ്ളൊ മെഷീനുകളാണ്. ഇത് ഒരു അപര്യാപ്തതയാണെന്നു പറയാം.
ക്രമാനുഗത രീതിയില്‍ ചിട്ടപ്പെടുത്തിയ നിര്‍ദേശങ്ങളെ, പാരലലിസം കുറവായുള്ള സന്ദര്‍ഭങ്ങളില്‍, ദക്ഷതയോടു കൂടി പ്രോസസ്സു ചെയ്യാന്‍ ഡേറ്റാഫ്ളൊ സിസ്റ്റങ്ങള്‍ അപര്യാപ്തമാണ്. ഡേറ്റാ ലഭ്യത ആസ്പദമാക്കി അല്‍ഗോരിഥം തയ്യാറാക്കുന്നതിനാല്‍ ഉളവാകുന്ന ദോഷമാണിത്. ക്രമാനുഗത സമീപനവും ഡേറ്റാഫ്ളൊ രീതിയും ഒരുപോലെ പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാനാവുന്ന ഹാര്‍ഡുവെ യറുകളുടെ നിര്‍മിതിയിലൂടെ ഈ പരിമിതി ഒഴിവാക്കാന്‍ കഴിയും. ഇവയെ ഹൈബ്രിഡ് ഡേറ്റാഫ്ളൊ ആര്‍ക്കിടെക്ചര്‍ എന്നാണ് വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്.
