Векторные процессоры

  • 11 дек. 2013 г.
  • 1357 Слова
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
_________________________________________________________________

__________________________________________________________________

ДОКЛАД ПО ИСТОРИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
на тему

Векторные процессоры и Cray-2

Выполнил студент группы

Векторный процессор
Векторный процессор — это процессор, в котором операндами некоторых команд могут выступатьупорядоченные массивы данных — вектора. Векторный процес­сор может быть реализован в двух вариантах:
дополнительный блок к универсальной ВС.
основа самостоятельной ВС.
Рассмотрим возможные подходы к архитектуре средств векторной обработки. Наиболее распространённые из них сводятся к трём группам:
конвейерное АЛУ;
массив АЛУ;
массив процессорных элементов.
Последний вариант - один из случаевмногопроцессорной системы, известной как матричная ВС. Понятие векторного процессора имеет отношение к двум первым группам, причём, как правило, к первой.
 
Подходы к архитектуре средств векторной обработки
 
В варианте с конвейерным АЛУ (слева) обработка элементов векторов производится конвейерным АЛУ для чисел с плавающей запятой (ПЗ). Операции с числами в форме с ПЗ достаточно сложны, но поддаютсяразбиению на отдельные шаги. Так, сложение двух чисел может быть сведено к четырём этапам:
сравнению порядков,
сдвигу мантиссы меньшего из чисел,
сложению мантисс
нормализации результата.

Каждый этап может быть реализован с помощью отдельной ступени конвейерного АЛУ. Очередной элемент вектора подается на вход конвейера, как только освобождается первая ступень. Ясно, что такой вариант вполнегодится для обработки векторов.
Одновременные операции над элементами векторов можно проводить и с помощью нескольких параллельно используемых АЛУ, каждое из которых отвечает за одну пару элементов.

Структура арифметического конвейера
Если параллельно используются конвейерные АЛУ, то возможен ещё один уровень конвейеризации. Вычислительные системы, где реализована эта идея,называют векторно-конвейерными. Коммерческие векторно-конвейерные ВС, в состав которых для обеспечения универсальности включён также скалярный процессор, известны как суперЭВМ.

Суперкомпьютер Cray-2
Cray-2 — векторно-конвеерный суперкомпьютер, выпущенный Cray Research в 1985 году. Пиковая производительность — 1.9GFLOPS. Cray-2 был самой производительной вычислительной машиной в мире до 1990 года, его обогнал суперкомпьютер ETA10 от ETASystems с пиковой производительностью 10GFLOPS.
На 2012 (текущий) год в списке TOP500 компьютерных систем лидирует K computer компании Fujitsu, 10.51 PFLOPS.

Cray-1Cray X-MPCray-2ETA10G
80 MFLOPS 800 MFLOPS1.9GFLOPS10GFLOPS
1976 год1982 год1985 год1990 год

Популярный факт: средняя производительность iPad-2, выпущенного в 2011 году, сравнима с пиковой производительностью Cray-2.рисунок 1 — обзорное представление архитектуры Cray-2

Основные характеристики Cray-2:

Общая память — 268,435,456 64-битных адресуемых слов (2Гб) с произвольным доступом для любого из 4х фоновых процессоров ( background processors) и по высокоскоростным каналам доступа. Доступ к памяти осуществляется автоматически аппаратным обеспечением.

Объём общей памяти является одной из основныхособенностей Cray-2 (по сравнению с Cray-1 он увеличился в 256 раз). Для этого потребовалось существенно изменить размещение плат памяти - они располагаются «пачками» по 8 штук, соединённые выступающими над поверхностью каждой платы контактами. Такое плотное размещение в свою очередь потребовало жидкостного охлаждения, для которого была использована фтороуглеводородная инертная жидкость-диэлектрик без цвета и запахаFluorinert.
В Cray-1 использовалось воздушное охлаждение.

Foreground Processor — процессор внешнего взаимодействия. Координирует передачу информации между общей памятью и всеми внешними устройствами через скоростные каналы ввода-вывода.

Длительность такта — 4.1нс

Своя операционная система, основанная на UNIX V...
tracking img