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-資料下載頁
2025-10-15 15:28本頁面
【導讀】采用資源重復的方法，設置較多的處理單元來提。數(shù)據(jù)進行相同的運算和操作。又稱為SIMD計算機。有時還被稱為并行處理機。CU對指令進行譯碼，并把指令播送到各處理單。所有處理單元均被動地接收并執(zhí)行從控制部件廣。令和程序流控制指令。每種屏蔽將所有PE劃分成允許操作和禁止操作兩種。說明互連網(wǎng)絡中PE間通信所需要的各種設置模式。MP-1是一種SIMD機器，其PE數(shù)N＝1024～16384。時動態(tài)地使每個PE處于工作或禁止狀態(tài)。器，以實現(xiàn)CU-PE之間、X-Net的8個近鄰和全局尋徑器的通信。利用并行性中的同時性，而不是并發(fā)性。陣列機的研究必須與并行算法的研究密切結合，PE之間通過數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)絡以一定方式互相連接。美國寶來公司和伊利諾大學合作研制1972年。一個由3種類型處理機聯(lián)合組成的多機系統(tǒng)。又可以看作是一臺相對獨立的小型標量處理機。一臺標準的B6700計算機：擔負IlliacⅣ輸入輸出系
【正文】 環(huán)，每重循環(huán)執(zhí)行 8次，共需 512次乘加的時間。 ? 在 SIMD陣列處理機上求解這個問題 44/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 執(zhí)行下列 FORTRAN程序： DO 10 I＝ 0， 7 C（ I， J）＝ 0 DO 10 K＝ 0， 7 10 C(I， J) ＝ C(I， J)＋ A(I， K)*B(K， J) 速度提高到原來的 8倍，即每個處理單元的計算時間 縮短為 64次乘加時間。 程序流程圖 ： 向量乘 ： M U L B ( K ， J) R G A ( J ) ＝ R G A ( J ) B ( K ， J) 開始 I ＝ 0 L I M ＝ 8 C ( I ， J) ＝ 0 0 ≤ J ≤ 7 K ＝ 0 向量取 L O A D A ( I ， J) R G A ( J ) ＝ A ( I ， J) 0 ≤ J ≤ 7 播送 ： B C A S T A ( I ， K) R G A ( J ) ＝ R G A ( K ) 0 ≤ J ≤ 7 0 ≤ J ≤ 7 向量加 ： A D D C ( I ， J) R G A ( J ) ＝ R G A ( J ) ＋ C ( I ， J ) 0 ≤ J ≤ 7 向量存 ： S T O C ( I ， J) R G A ( J ) 送 C ( I ， J) 0 ≤ J ≤ 7 K ＝ K ＋ 1 K ＝ L I M ？ I ＝ I ＋ 1 I ＝ L I M ？ 是 是 結束 否 否 46/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 ? A、 B、 C向量在處理部件存儲器中的存放 A （ 1 ， 0 ） PEM 0 B （ 0 ， 0 ） C （ 0 ， 0 ） … A （ 0 ， 0 ） A （ 7 ， 0 ） … B （ 1 ， 0 ） B （ 7 ， 0 ） C （ 1 ， 0 ） C （ 7 ， 0 ） … … … A （ 1 ， 1 ） PEM 1 B （ 0 ， 1 ） C （ 0 ， 1 ） … A （ 0 ， 1 ） A （ 7 ， 1 ） … B （ 1 ， 1 ） B （ 7 ， 1 ） C （ 1 ， 1 ） C （ 7 ， 1 ） … … … A （ 1 ， 7 ） PEM 7 B （ 0 ， 7 ） C （ 0 ， 7 ） … A （ 0 ， 7 ） A （ 7 ， 7 ） … B （ 1 ， 7 ） B （ 7 ， 7 ） C （ 1 ， 7 ） C （ 7 ， 7 ） … … … … 47/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 4. 累加和 一個將 N個數(shù)的 順序相加 轉變?yōu)?并行相加 的問題。 ? 只有處于活動狀態(tài)的處理單元才能執(zhí)行相應的操作。 ? 取 N＝ 8。即有 8個數(shù) A（ I） 要順序累加（ 0≤I≤7） ? 在 SIMD計算機上可寫成下列 FORTRAN程序： C＝ 0 DO 10 I＝ 0， 7 10 C＝ C＋ A（ I） 這是一個串行程序，共要進行 8次加法。 48/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 ? 在陣列處理機上采用 成對遞歸相加 的算法，則只需 log28＝ 3次加法 。 首先，把原始數(shù)據(jù) A（ I）， 0≤I≤7，分別存放 到 8個 PEM的 α單元中， 然后按照下面的步驟求累加和： ? 置全部 PEi為活動狀態(tài)， 0≤i≤7； ? 全部 A（ I）， 0≤I≤7，從 PEMi的 α單元讀到相應 PEi的累加寄存器 RGAi中， 0≤i≤7； ? 令 K＝ 0； ? 將全部 PEi的（ RGAi）傳送到 RGRi， 0≤i≤7； 49/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 ? 全部 PEi的（ RGRi）經(jīng)過互連網(wǎng)絡向右傳送 2K步距，0≤i≤7； ? j＝ 2K－ 1； ? 置 PE0至 PEj 為不活動狀態(tài)； ? 處于活動狀態(tài)的所有 PEi執(zhí)行； （ RGAi）＝（ RGAi）＋（ RGRi） j＜ i≤7 ? K＝ K+1 ； ? 若 K＜ 3，則轉回第四步，否則繼續(xù)往下執(zhí)行； ? 置全部 PEi為活動狀態(tài)， 0≤i≤7； ? 全部 PEi的（ RGAi）存入相應的 PEMi的 α＋ 1單元中，0≤i≤7。 50/50 ▲ 陣列處理機的并行算法舉例 計算過程示意圖： 循環(huán) PE 0 0 ， 1 PE 1 PE 2 PE 3 PE 4 PE 5 PE 6 PE 7 0 1 ， 2 2 ， 3 3 ， 4 4 ， 5 5 ， 6 6 ， 7 0 ， 1 0 0 ～ 2 0 ～ 3 1 ～ 4 2 ～ 5 3 ～ 6 4 ～ 7 0 ， 1 0 0 ～ 2 0 ～ 3 0 ～ 4 0 ～ 5 0 ～ 6 0 ～ 7 K ＝ 0 K ＝ 1 K ＝ 2 A ( 0 ) A ( 1 ) A ( 2 ) A ( 3 ) A ( 4 ) A ( 5 ) A ( 6 ) A ( 7 ) 51/50 ▲ 習題
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