mpp系統(tǒng)芯片體系結(jié)構(gòu)發(fā)展對(duì)策研究(編輯修改稿)
2025-02-17 12:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 芯片。 (1) Nvidia公司 2022年推出的 圖像處理 MPP系統(tǒng)芯片 Geforce 8800系列 GPU中流處理器結(jié)構(gòu)示意圖 Gefoece 8800系列 GPU有 128個(gè)高效的流處理器（ stream processor）。全芯片的計(jì)算能力達(dá)到 520 gigaflops(5200億次 )。 有 320個(gè)流處理器。每 80個(gè)組成一個(gè) SIMD陣列結(jié)構(gòu)，共有 4組。每個(gè)SIMD陣列包含 16個(gè) SIMD處理器，理論最大處理速度達(dá)到 470gigaflops (2) ATI公司 2022年推出的圖像處理 MPP系統(tǒng)芯片 (3) 我國(guó)圖像處理的 MPP系統(tǒng)芯片 航天時(shí)代電子公司第 771所于 1999年研制了具有 4096個(gè)處理元 PE陣列的 MPP計(jì)算機(jī)。 (4) 圖像處理存在的問(wèn)題及分析 由于圖像處理中常用的是數(shù)據(jù)并行算法， MPP系統(tǒng)芯片采用 SIMD PE陣列的體系結(jié)構(gòu)，已經(jīng)較好地解決了數(shù)據(jù)級(jí)并行計(jì)算的并行編程問(wèn)題； 對(duì)于 G級(jí)像素幀的星載圖像處理計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，還存在實(shí)現(xiàn)上的虛擬并行 PE陣列的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。 為了實(shí)現(xiàn) MPP系統(tǒng)芯片的 SIMD PE陣列的微型化，我國(guó)目前所缺少的還有針對(duì) “ 紅墻 ” 問(wèn)題的工藝實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以及天基應(yīng)用的抗輻射工藝技術(shù)。 在天基應(yīng)用中 ， MPP系統(tǒng)芯片往往是要用在太空網(wǎng)絡(luò)中的 。 這樣一來(lái) ， MPP系統(tǒng)芯片不僅要以未知的方式應(yīng)用 ， 而且作為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)將會(huì)隨時(shí)增加或取消 。 天基應(yīng)用中的 MPP系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì) ， 要考慮太空網(wǎng)應(yīng)用中的這些不確定的情況 。 2 高性能計(jì)算的 MPP系統(tǒng)芯片 從 1995年開(kāi)始 ， 實(shí)驗(yàn)研究 、 理論研究與計(jì)算研究三足鼎立 ， 支持著科學(xué)的發(fā)展 。 1992年美國(guó)宣布停止核試驗(yàn) ， 1995年美國(guó)開(kāi)始了模擬熱核爆炸的計(jì)算研究 。早在上世紀(jì) 60年代就開(kāi)始的由政府掌控 、 完成破譯密碼等極端機(jī)密任務(wù)的高性能計(jì)算機(jī) ， 現(xiàn)在也是由千個(gè)以上高性能處理器組成的 ， 采用集群系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī) 。 日本電器公司 （ NEC） 制造的地球模擬計(jì)算機(jī) ，由 5000個(gè)處理器組成 ， 峰值速度為 40萬(wàn)億 flops。 2022年 IBM的 Blue Gene/L的峰值速度為 Teraflops(萬(wàn)億次 )。 （ 1） 2022年 Intel提出的 TeraScale計(jì)劃 PE與 SRAM互連的 3D 工藝實(shí)現(xiàn)技術(shù)不僅能彌補(bǔ)工藝制造水平低的弱點(diǎn)，而且也是回避工藝兼容性的縮短連線的途徑 Intel系統(tǒng)芯片的性能 Frequency Voltage Power Aggregate Bandwidth Performance GHz V 62W Terabits/s Teraflops GHz V 175W Terabits/s Teraflops GHz V 265W Terabits/s Teraflops （ 2） 2022年 IBM提出 CELL處理器 CELL處理器的最 高 性 能 超 過(guò) 了200Gflops （ 每秒2022 億 次 浮 點(diǎn) 運(yùn)算 ） 。 基于 cell/ 的 IBM Bladecenter QS20刀片服務(wù)器 ，作為中國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)點(diǎn)投入運(yùn)行 。 （ 3）我國(guó)的 高端通用芯片 2022～ 2022年之間研制成功峰值速度為 100 Teraflops高性能計(jì)算機(jī)； 2022～ 2022年期間，研制成功峰值速度為1Petaflops高性能計(jì)算機(jī)； 高性能計(jì)算機(jī)的芯片采用國(guó)外的高性能處理器 還是國(guó)產(chǎn)的高端通用芯片？ 高端通用芯片采用多核微處理器體系結(jié)構(gòu)，還 是采用 MPP系統(tǒng)芯片體系結(jié)構(gòu)？ （ 4）高性能計(jì)算存在的問(wèn)題與分析 對(duì)于高性能計(jì)算機(jī) ， 流行的并行編程環(huán)境有三類 ， 消息傳遞 、 共享存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)并行 。 最 常 用 的 基 于 消 息 傳 遞 的 例 子 有 PVM（ Parallel Virtual Machine） 和 MPI（ Message Passing Interface） ； 最常用的基于共享存儲(chǔ)的例子是用來(lái)支持多線程應(yīng)用的 OpenMP。 數(shù)據(jù)并行是只適用于數(shù)據(jù)并行算法的 。 目前流行的高性能計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)是集群系統(tǒng) ， 是由多個(gè)處理器的 SMP
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