第六章向量處理機(jī)-資料下載頁
2025-08-01 13:20本頁面
【正文】 V1 ；向量和標(biāo)量相乘 LV V3， Ry ；取向量 Y ADDV V4， V2， V3 ；加法 SV Ry， V4 ；存結(jié)果 解：第一條指令 LV為第一個編隊。 MULTSV指令和第二條 LV指令為第二個編隊。 ADDV指令為第三個編隊。 SV指令為第四個編隊。 如果采用向量鏈接技術(shù)（不考慮訪問存儲器的沖突），需要： 12 + 7 + 6 + 12 + n – 1＝ 36 + n個周期。 如果考慮向量長度大于向量寄存器長度時，則需要分段開采。 向量長度為 n的一組向量操作的整個執(zhí)行時間為： 其中： Tloop為執(zhí)行標(biāo)量代碼的開銷， Tstart為每個編隊的向量啟動開銷， MVL是向量寄存器的長度。 Tloop可以看作是一個常數(shù)， Cray 1機(jī)的 Tloop 約等于 15。 ? ? c h i m es t a r tl o o pn TnTTM V LnT ???????????例 2：在一臺向量處理機(jī)上實現(xiàn) A＝ B s操作，其中 A和 B是長度為 200的向量， s是一個標(biāo)量。向量寄存器長度為 64。各功能部件的啟動時間與上例相同。求總的執(zhí)行時間。 解： 因為向量長度超過了向量寄存器的長度，所以要采取分段開采方法。每次循環(huán)主要由下面三條向量指令組成： LV V1， Rb ；取向量 B MULTVS V2， V1， Fs ；向量和標(biāo)量相乘 SV Ra， V2 ；存向量 假設(shè) A和 B的分別放在 Ra和 Rb之中， s在 Fs中。 三條指令之間存在有寫讀數(shù)據(jù)相關(guān)，因此必須把它們分成 3個編隊， Tchime= 3。 T200＝ 4 (15 + Tstart) + 200 3 ＝ 60＋（ 4 Tstart） + 600 ＝ 660＋（ 4 Tstart） 其中： Tstart=12 + 7 + 12 = 31， 因此， T200＝ 660 + 4 31＝ 784 每個結(jié)果元素的平均這些時間為： 768/200 ＝ 。 例 3：在某臺向量處理機(jī)上執(zhí)行代碼代碼如下： 1： LV V1， Rx ；取向量 x 2： MULTSV V2， F0， V1 ；向量和標(biāo)量相乘 3： LV V3， Ry ；取向量 Y 4： ADDV V4， V2， V3 ；加法 5： SV Ry， V4 ；存結(jié)果 考慮訪問存儲器沖突，向量寄存器長度為 n、各功能部件的啟動時間與上例相同。求總的執(zhí)行時間。 解： 指令 2，指令 4和指令 5分成三個編隊，前兩個編隊中兩條指令采用向鏈接技術(shù)執(zhí)行。 Tchime=3， Tloop=15， Tstart=12+7+12+6+12=49， VL=64。 ? ?? ? ? ?64+4n= 3n64+n=3n 491564n= TnTTM V LnT ch i m es t ar tl o o pn?????????????????????最大性能 R? ?R?表示當(dāng)向量長度為無窮大時的向量流水線的最大性能。 ?常在評價峰值性能時使用，單位為 MFLOPS。 最大性能 R? 表示為： 其中： n為向量長度； Tn為一組向量操作的整個執(zhí)行時間。 ?對于例 3，假設(shè)時鐘頻率為 200MHZ。每個循環(huán)有 2個浮點操作： R Tnnnn? ? ? ???????? ?? ?limlim浮點運(yùn)算次數(shù)時鐘頻 率循環(huán)所花費(fèi)的時鐘周期 數(shù)浮點運(yùn)算次數(shù) 時鐘頻率 R M H ZnnM H Z M F L O P Sn? ? ????????? ? ?? ?2 2004 642 2004 100lim半性能向量長度 n1/2 ?為達(dá)到一半 R?值所需的向量長度稱為 半性能向量長度 n1/2。 ?主要評價向量流水線建立時間對性能的影響。 CRAY1的 n1/2＝ 10～ 20， CYBER 205的 n1/2＝ 100。 由 MFLOPS定義可知： 對于例 3，如果向量處理機(jī)的時鐘頻率為 200MHz。 因為： R?=100MFLOPS，因此有： 100／ 2 ＝ 2 n1/2／ Tn1/2 200 假設(shè)： n1/2 ? 64，因此： Tn1/2 ＝ 64 + 3 n1/2 解得： 100／ 2 ＝ 2 n1/2／ (64 + 3 n1/2) 200 n1/2＝ 所以： n1/2＝ 13 M F L O P S = n n 1 / 21 / 2執(zhí)行 循環(huán)時的浮點運(yùn)算次數(shù)執(zhí)行 循環(huán)的時鐘周期數(shù)時鐘周期秒－? ? 10 6向量和標(biāo)量的平衡點 nv 向量和標(biāo)量的平衡點 nv表示向量流水方式的工作速度優(yōu)于標(biāo)量串行方式時所需的向量長度臨界值。若向量的長度 nnv，則表示向量流水方式的工作速度優(yōu)于標(biāo)量串行方式；反之，則表示采用標(biāo)量串行方式處理各元素時，速度優(yōu)于向量流水方式。 例：某向量處理機(jī)其向量流水方式的執(zhí)行速率 RV=10MFLOPS，標(biāo)量方式執(zhí)行速率 RS=1MFLOPS，設(shè) a是程序中可向量化的百分比。要求： 1) 推導(dǎo)該向量機(jī)的平均執(zhí)行速率 Ra的公式 2) 為使平均執(zhí)行速率 Ra=，則 a的值應(yīng)取何值？ 解： 1) aRvaRsaRa 901 1111 1 ./*/)( —— =+=a901157.. —=a≈ 2)
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