第12章陣列處理機曹強計算機學院武漢光電國家實驗室信息(編輯修改稿)
2024-11-29 15:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 512位，最大傳輸率為 109b/s。 25/50 ▲ 陣列處理機實例 ? I/O系統(tǒng) 包括 3部分： ? 輸入 /輸出開關(guān) IOS ? 作為一個開關(guān)，把 DFS或可能連上的實時裝置轉(zhuǎn)接到陣列存儲器，進行大批數(shù)據(jù)的 I/O傳送； ? 作為 DFS和 PEM之間的緩沖，以平衡兩邊不同的數(shù)據(jù)寬度。 ? 控制描述字控制器 CDC ? 對陣列控制器 CU的 I/O請求進行管理 ? BIOM ? 在 DFS和 B6700之間，是為了取得二者之間傳送帶寬上的匹配。 26/50 ▲ 陣列處理機實例 ? B6700管理計算機 ? 管理全部系統(tǒng)資源，完成用戶程序的編譯或匯編， ? 為 Illiac Ⅳ 進行作業(yè)調(diào)度、存儲分配、產(chǎn)生 I/O控制描述字送至 CDC、處理中斷、提供操作系統(tǒng)所具備的其他服務等。 實例 2： BSP計算機 ? 美國寶來公司和伊利諾依 大學 1979年 ? 共享存儲器結(jié)構(gòu)的 SIMD計算機的典型代表 ? 最高處理性能： 每秒 5千萬次 浮點運算 ? 依靠并行性來提高性能 BSP計算機系統(tǒng)的框圖 文件存儲器系統(tǒng) 系統(tǒng)管理機 B 7 7 0 0 / B 7 8 0 0 操作系統(tǒng)和 維護信息 控制 維護單元 并行處理機 控制器 標量 處理單元 指令 / 控制存儲器 2 5 6 K 字 控制處理機 文件存儲器 CCD 4 ～ 6 4 M 字 文件存儲器控制器 程序和數(shù)據(jù) 2 5 0 K 字 /s 1 2 . 5 M 字 /s 并行處理機 并行存儲器 0 . 5 ～ 8M 字 1 0 0 M 字 /s 入口和出口 對準網(wǎng)絡(luò) 1 0 0 M 字 /s 16 個算術(shù)單元 28/50 ▲ 陣列處理機實例 ? BSP處理機由 3部分構(gòu)成：控制處理機，并行處理機，文件存儲器。 1. BSP處理機 ? 并行處理機 ? 包含 16個算術(shù)單元 AE、由 17個存儲體組成的一個無沖突訪問的并行存儲器和兩套對準網(wǎng)絡(luò)（分別為入口和出口對準網(wǎng)絡(luò)） ? 一條 5級的數(shù)據(jù)流水線 ? 從 17個存儲器輸出端口并行讀出 16個操作數(shù)； ? 經(jīng)對準網(wǎng)絡(luò) NW1將 16個操作數(shù)重新排列，形成16個算術(shù)單元所需要的順序； 29/50 ▲ 陣列處理機實例 對準網(wǎng)絡(luò) 17 個存儲體 16 個處理單元 對準網(wǎng)絡(luò) NW 1 NW 2 指令譯碼 控制部件 存儲器 處理器 BSP的 5級數(shù)據(jù)流水線結(jié)構(gòu)示意圖 30/50 ▲ 陣列處理機實例 ? 將排列好的 16個操作數(shù)送到 16個算術(shù)單元進行處理； ? 所得的 16個結(jié)果經(jīng)對準網(wǎng)絡(luò) NW2重新排列成在 17個存儲體中存儲所需要的次序； ? 寫入并行存儲器。 ? 兩套對準網(wǎng)絡(luò)的 作用 ：在讀或?qū)懖⑿写鎯ζ鲿r，使并行存儲器中為保證無沖突訪問而錯開存放的操作數(shù)順序能夠與算術(shù)單元并行處理所要求的正常順序協(xié)調(diào)一致。 ? 這種流水線對提高系統(tǒng)處理效率有很大作用 。 ? 有效地實現(xiàn)了處理單元、存儲器和互連網(wǎng)絡(luò)在時間上重疊工作，在理想情況下能取得帶寬的完全匹配。 31/50 ▲ 陣列處理機實例 ? 可把大于 16的任意長度的向量按 16個分量的標準長度分為若干段，依次在時間上重疊起來進行處理。 ? 實現(xiàn)不同向量指令的重疊執(zhí)行。 ? 數(shù)據(jù)保存在由 17個存儲體組成的并行存儲器中，每個存儲體的容量可達 512K字，存儲周期為 160ns。 （一個無沖突訪問存儲器 ） ? 控制處理機 控制并行處理機，提供與系統(tǒng)管理機相連的接口。 ? 標量處理單元：處理存儲在指令 /控制存儲器中的全部操作系統(tǒng)和用戶程序的指令。 32/50 ▲ 陣列處理機實例 ? 全部的向量指令以及某些成組運算的標量指令被送給并行處理機控制器。在經(jīng)過合格性檢查之后，并行處理機控制器將指令轉(zhuǎn)換為微操作序列去控制 16個 AE操作。 ? 指令 /控制存儲器的容量為 256K字，存儲周期為 160ns，字長為 56位，其中 8位是校驗位，提供單錯校正和雙錯檢測的能力。 ? 控制維護單元：系統(tǒng)管理機與控制處理機的接口，用來對控制處理機進行初始化以及監(jiān)控命令的通信和維護。 33/50 ▲ 陣列處理機實例 ? 文件存儲器 ? BSP直接控制下的唯一外圍設(shè)備。 ? BSP程序執(zhí)行過程中所產(chǎn)生的暫存文件和輸出文件都是先存放在文件存儲器中，然后才被送給系統(tǒng)管理機，輸出給用戶。 ? 文件存儲器的數(shù)據(jù)傳輸率較高，大大緩解了 I/O受限問題 。 2. BSP并行存儲器 ? 由 17個存儲體組成 ? 可以實現(xiàn) 無沖突訪問 34/50 ▲ 陣列處理機實例 實現(xiàn)無沖突訪問的硬件支持： ? 質(zhì)數(shù)個存儲器端口（存儲體數(shù)是質(zhì)數(shù) 17） ? 存儲端口和 AE之間的交叉開關(guān)（對準網(wǎng)絡(luò)） ? 特殊的存儲器地址生成機構(gòu) 討論一臺含 N個 AE和 M個存儲體的類 BSP機的情況。 ? 地址映像規(guī)則 ? 先將二維數(shù)組按列優(yōu)先或者按行優(yōu)先的順序變換為一維數(shù)組，以形成一個一維線性地址空間，地址用 A表示。 ? 然后將地址 A變換成并行存儲器地址 （ i， j） 。 其中： j 是存儲體體號， j＝ A (mod M) 35/50 ▲ 陣列處理機實例 ? i：在相應存儲體內(nèi)的地址， i= 。 ? 存儲體的個數(shù) M是一個質(zhì)數(shù)。 ? 一個比較簡單的例子 設(shè)并行存儲器的體數(shù) M＝ 7（質(zhì)數(shù)），運算單元數(shù) N＝ 6。 考慮下述 4 5的數(shù)組： a 00 a 01 a 02 a 03 a 04 a 1 0 a 1 1 a 1 2 a 1 3 a 1 4 a 2 0 a 2 1 a 2 2 a 2 3 a 2 4
教學課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1