Файл: Параллельновекторные вычислительные системы фирмы cray. Архитектура вычислительных систем.docx

Параллельно-векторные вычислительные системы фирмы CRAY.

Архитектура вычислительных систем

Конвейерные ВС системы, архитектура которых является предельным вариантом эволюционного развития последовательной ЭВМ и простейшей версией модели коллектива вычислителей.

Функциональная структура конвейерного процессора

B конвейерных ВС основной объем операций по обработке данных выполняется одним или несколькими конвейерными процессорами (или кратко: конвейерами). Конвейеры оперируют с векторами данных, которые являются одномерными массивами или одномерными упорядоченными совокупностями элементов данных одного типа. Если воспользоваться терминами алгебры матриц, то вектор данных это или столбец, или строка, или диагональ двумерной матрицы, либо матрица-столбец или матрица-строка вида:



где — -й компонент (или элемент, или элемент-операнд, или скалярная величина, или просто “скаляр», или число), .

Особенности вычислительных систем

B основе таких систем лежит конвейерный (или цепочечный) способ обработки информации, а их функциональная структура представляется в виде последовательности связанных элементарных блоков обработки (ЭБО) информации. Все блоки работают параллельно, но каждый из них реализует лишь свою операцию над данными одного и того же потока. Сказанное позволяет относить конвейерные ВС к MISD-системам (см. рис. 1). Реальные промышленные высокопроизводительные ВС являются, как правило, мультиконвейерными. B них единое управляющее устройство (управляющая подсистема или ЭВМ — Host computer, контроллер и т. п.) формирует один поток команд и несколько параллельных потоков данных на подсистемы-конвейеры. Последнее обстоятельство позволяет относить такие мультиконвейерные ВС к системам с архитектурой SIMD.

---

Рисунок 1. Развитие архитектуры вычислительных средств: АЛУ — арифметико-логическое устройство; ЭБО — элементарный блок обработки; ЭП — элементарный процессор; ЭМ — элементарная машина; ЛП — локальная память; ЛК — локальный коммутатор; — поток команд; — поток данных; — направление трансформации архитектуры.

Архитектура вычислительной системы

Архитектуры MISD, SIMD, MIMD относятся к рассматриваемыми нами ВС. B этих архитектурах имеет место множественность потоков или (и) команд, или (и) данных. Множественность характеризуется количество одновременно реализуемых потоков команд или (и) данных. Архитектура MISD (Multiple Instruction stream / Single Data stream) или МКОД (Множественный поток Команд и Одиночный поток Данных) позволяет нескольким потокам команд обрабатывать один поток данных. Архитектура SIMD (Single Instruction stream / Multiple Data stream) или МКМД (Множественный поток Команд и Множественный поток Данных) допускает обработку несколькими потоками команд нескольких потоков данных. Архитектура MIMD (Multiple Instruction stream / Multiple Data stream) или МКМД (Множественный поток Команд и Множественный поток Данных) допускает обработку несколькими потоками команд нескольких потоков данных.

---