什么是随机存取机？

在顺序计算机上解决问题所需的算法称为顺序算法。为解决并行计算机上的问题而编写的算法称为并行算法。顺序算法是以步骤的形式编写的，由PE顺序完成，即顺序算法使用顺序步骤来解决问题。在并行算法中，我们必须看到通信发生在哪里，我们必须将特定步骤的输出移动到哪里。

为特定架构编写的算法不能应用于另一种架构，换句话说，要在不同的并行计算机上解决相同的问题，必须基于并行计算机架构编写不同的算法。

编写并行算法是一项复杂的任务，为了解决这个问题，假设设计了各种称为抽象机器的并行模型。

抽象机器只是虚构的概念，它们在现实中并不存在。在这里，我们可以做出推断来解决问题。

有两种类型的抽象机

• 随机存取机 (RAM)
• 并行随机存取机 (PRAM)

随机存取机 (RAM)

随机存取机或 RAM 模型是 CPU。它是一个可能未绑定的存储单元库，每个存储单元都可以包含任意数字或字符。内存单元被编号，访问内存中的任何单元都需要时间，或者说所有操作（从内存读取/写入、标准算术和布尔运算）都需要一个时间单位。 RAM 是计算的标准理论模型（无限内存和相等的访问成本）。随机存取机模型对计算机行业的成功至关重要。

随机存取机

• 随机存取机 (RAM) 模型是一种单地址计算机。
• RAM 是顺序机器。 RAM 由内存、只读输入磁带、仅输出磁带和写入程序组成。
• 该程序不存储在内存中，无法修改。
• 输入磁带由一系列整数组成。每次读取输入值时，输入头向前移动一格。
• 同样，输出磁头在每次写入后向前移动。内存由无限序列的寄存器组成，指定为 r0, r1, r2,…。
• 每个寄存器可以包含一个整数。寄存器 r0 是累加器，计算完成的地方。
• RAM 必须具有与 LOAD、STORE、READ、WRITE、ADD、SUBTRACT、MULTIPLY、DIVIDE、TEST、JUMP 和 HALT 相同的指令。
• RAM 程序的最坏情况时间复杂度函数是 f(n)，它是程序在所有大小为 n 的输入上执行所花费的最长时间。
• 我们假设这些步骤中的每一个都需要一个常数，即 O(1) 时间。

在 RAM 中，这里算法的每一步都由以下步骤组成：

• 读取：（最多）N 个处理器同时（并行）从 N 个内存位置（如在内存中）读取并将值存储在它们的本地寄存器中。
• 计算：（最多）N 个处理器对其寄存器中的值执行基本的算术或逻辑运算。
• 写入：（最多）N 个处理器同时从它们的寄存器写入（最多）N 个内存位置。

在 RAM 的情况下，假定每个步骤 READ、COMPUTE、WRITE 花费 O(1) 时间。应该注意的是，并非所有处理器都需要执行算法的给定步骤。当一部分处理器采取步骤时，其他处理器在此期间保持空闲状态。 PRAM 的算法必须指定在执行阶段期间哪个处理器子集应该处于活动状态。