Монополлист на 60-70 гг. 40 % всей ВТ в мире — IBM или совместимые

Одна архитектура для ВСЕЙ линейки ЭВМ.

На оли мпиаде в Мельбруне — центральный сервер для локальой сети.

Сейчас — z390.

Госбанк). Самое главное — надежность! ПО отлаженное десятилетиями.

Мое: С точки зрения массовых ЭВМ — появление IBM/ 360.

Для ИБМ эта машина была принципиальным. См. Знакомьтесь компьютер.

1. Появление мэйнфреймов как класса ЭВМ. Мэнфрейм — как ЭВМ работающая 24 часа х 7 суток х 365 дней в году. (Штаб округа, международная корпорация,

(Эта лекция)

В 1964 году Сеймур Крей (Seymour Cray, 1925-1996) построил вычислитель-

ную систему CDC 6600, в архитектуру которой впервые был заложен функцио-

нальный параллелизм. Благодаря наличию 10 независимых функциональных бло-

ков, способных работать параллельно, и 32 независимых модулей памяти удалось

достичь быстродействия в 1 MFLOPS (миллион операций с плавающей запятой

в секунду). Пятью годами позже Крей создал CDC 7600 с конвейеризированными

функциональными блоками и быстродействием 10 MFLOPS. CDC 7600 называ-

ют первой конвейерной вычислительной системой (конвейерным процессором).

Революционной вехой в истории ВТ стало создание семейства вычислительных

машин IBM 360, архитектура и программное обеспечение которых на долгие годы

служили эталоном для последующих больших универсальных ВМ (mainframes).

В машинах этого семейства нашли воплощение многие новые для того периода

идеи, в частности: предварительная выборка команд, отдельные блоки для опера-

ций с фиксированной и плавающей запятой, конвейеризация команд, кэш-память.

К третьему поколению ВС относятся также первые параллельные вычислитель-

ные системы: SOLOMON корпорации Westinghause и ILLIAC IV — совместная

разработка Иллинойского университета и компании Burroughs.

Вставка – Матричные ВС (по Барский, Параллельные информационные технологии)

Матричная ВС также является типичным представителем ОКМД, расширением принципа векторных ВС.

Классическим примером, прототипом и эталоном стала ВС ILLIAC 1V, разработанная в 1971 г. в Иллинойском университете и в начале 1972 г. установленная в Эймском научно-исследовательском центре NASA (Калифорния).

Одна последовательность команд программы управляет работой множества 64 ПЭ, одновременно выполняющих одну и ту же операцию над данными, которые могут быть различными и хранятся в ОП каждого ПЭ. (Производительность — до 200 млн. оп./с)

В целом структура центральной части может быть представлена аналогичной векторной ВС (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Схема обмена в матричной ВС

УУ — фактически простая вычислительная машина небольшой производительности и может выполнять операции над скалярами одновременно с выполнением матрицей ПЭ операций над векторами или матрицами. Посылает команды в независимые ПЭ и передает адреса в их ОП.

К центральной части подключена система ввода-вывода с управляющей машиной В-6500, устройство управления вводом-выводом, файловые диски, буферная память и коммутатор ввода-вывода. Операционная система, ассемблеры и трансляторы размещаются в памяти В-6500.

Почему же ВС — матричная?

ПЭ образуют матрицу, в которой информация от одного ПЭ к другому может быть передана через сеть пересылок данных при помощи специальных команд обмена. Регистры пересылок (рис. 1.11) каждого i-го ПЭ связаны высокоскоростными линиями обмена с регистрами пересылок ближайшего левого (i-1-го) и ближайшего правого (i+1)-го ПЭ, а также с регистрами пересылок ПЭ, отстоящего влево на 8 позиций от данного (i-8)-й и отстоящего вправо на 8 позиций от данного (i+8)-й, при этом нумерация ПЭ рассматривается как циклическая с переходом от 63 к 0 (нумерация возрастает по mod 64) слева направо и от 0 к 63 справа налево.

Рис. 1.11. Конфигурация "быстрых" связей в ВС ILLIAC-4

Расстояния между ПЭ в сети пересылок и соответствующие пути передачи информации задаются комбинациями из (-1, +1, -8, +8).

Предусмотрено маскирование ПЭ. Каждый ПЭ может индексировать свою ОП независимо от других ПЭ, что важно для операций матричной алгебры, когда к двухмерному массиву данных требуется доступ как по строкам, так и по столбцам.

Например, приближенные методы решения задач математической физики и, прежде всего, — системы дифференциальных уравнений используют исчисление конечных разностей (конечно-разностные методы решения, "метод сеток").

Рис. 1.12. Решение задачи методом "сеток"

Кратко рассмотрим план решения подобной задачи на матричной ВС.

Пусть необходимо решить уравнение с частных производных

на области B:

Граничные условия:

f(0,y)= f₁(y),

f(A,y)= f₂(y),

f(x,0)= f₃(x),

f(x,B)= f₄(x).

Частные производные можно выразить через конечные разности несколькими способами, например:

Подставив полученные выражения в уравнение, получим основное рекуррентное соотношение для нахождения значения функции через ее значения в соседних четырех узлах:

f_{i, j} = 0,5 f_{i+1, j} + 0,5 f_{i-1, j} - 0,25 h_x²/h_y(f_{i, j+1} - f_{i, j-1}).

Распараллеливание вычислений и "прокатывание" матрицей ПЭ области B — многократные, до получения необходимой точности — очевидны.

А именно: первоначально в одном цикле итерации 64 ПЭ по выведенной формуле рассчитывают 8 × 8 узловых значений функции близ вершины координат, "цепляя" при этом граничные значения. Затем производится смещение вправо на следующую группу узловых значений функции. По окончании обработки по горизонтали производится смещение по вертикали и т.д. При следующей итерации процесс повторяется. От итерации к итерации распространяется влияние граничных условий на рассчитываемые значения функции. Процесс сходится для определения значений функции-решения в узлах сетки с требуемой точностью.

-------------------------

Третье поколение ВТ ознаменовалось также появлением первых конвейерно-векторных ВС: TI-ASC (Texas Instruments Advanced Scientific Computer) и STAR-100 фирмы СВС.

Среди вычислительных машин, разработанных в этот период в СССР, прежде

всего необходимо отметить «быстродействующую электронно-счетную машину» -

БЭСМ-6 ( С. А. Лебедев) с производительностью 1 млн операций/с. Продолжени

ем линии М-20 стали М-220 и М-222 с производительностью до 200 000 опера

ций/с. Оригинальная ВМ для инженерных расчетов «Мир-1» была создана по;

руководством В. М. Глушкова. В качестве входного языка этой ВМ использован

язык программирования высокого уровня «Аналитик», во многом напоминающий

язык Алгол.

В сфере программного обеспечения необходимо отметить создание в 1970 год

Кеном Томпсоном (Kenneth Thompson) из Bell Labs языка В, прямого предшествен

ника популярного языка программирования С, и появление ранней версии оперг

ционной системы UNIX.

Четвертое поколение (1972-1984)

Отсчет четвертого поколения обычно ведут с перехода на интегральные микро

схемы большой (large-scale integration, LSI) и сверхбольшой (very large-scale int-

gration, VLSI) степени интеграции. К первым относят схемы, содержащие около

1000 транзисторов на кристалле, в то время как число транзисторов на одном кри-

сталле VLSI имеет порядок 100 000. При таких уровнях интеграции стало возмож

ным уместить в одну микросхему не только центральный процессор, но и вычи

лительную машину (ЦП, основную память и систему ввода/вывода).

Конец 70-х и начало 80-х годов — это время становления и последующего по-

бедного шествия микропроцессоров и микроЭВМ, что, однако, не снижает важнос

ти изменений, произошедших в архитектуре других типов вычислительных ма-

шин и систем.

Одним из наиболее значимых событий в области архитектуры ВМ стала идея

вычислительной машины с сокращенным набором команд (RISC, Redused Instru

tion Set Computer), в ыдвинутая в 1975 году и впервые реализованная в 1980 году.

В упрощенном изложении суть концепция RISC заключается в сведении набора

команд ВМ к наиболее употребительным простейшим командам. Это позволяет

упростить схемотехнику процессора и добиться резкого сокращения времени вы-

полнения каждой из «простых» команд. Более сложные команды реализуются как

подпрограммы, составленные из быстрых «простых» команд.

В ВМ и ВС четвертого поколения практически уходят со сцены ЗУ на магнит-

ных сердечниках и основная память строится из полупроводниковых запоминаю-

щих устройств (ЗУ). До этого использование полупроводниковых ЗУ ограничи-

валось лишь регистрами и кэш-памятью.

В сфере высокопроизводительных вычислений доминируют векторные вычис-

лительные системы, более известные как суперЭВМ. Разрабатываются новые па-

раллельные архитектуры, однако подобные работы пока еще носят эксперимен-

тальный характер. На замену большим ВМ, работающим в режиме разделения

времени, приходят индивидуальные микроЭВМ и рабочие станции (этим терми-

ном обозначают сетевой компьютер, использующий ресурсы сервера).

В области программного обеспечения выделим появление языков программи-

рования сверхвысокого уровня, таких как FP (functional programming — функцио-

В области программного обеспечения выделим появление языков программи

рования сверхвысокого уровня, таких как FP (functional programming — функцио

нальное программирование) и Пролог (Prolog, programming in logic). Эти языки

ориентированы на декларативный стиль программирования, в отличие от Паска

ля, С, Фортрана и т. д. — языков императивного стиля программирования. При дек

ларативном стиле программист дает математическое описание того, что должно

быть вычислено, а детали того, каким образом это должно быть сделано, возлага

ются на компилятор и операционную систему. Такие языки пока используются

недостаточно широко, но выглядят многообещающими для ВС с массовым парал

лелизмом, состоящими из более чем 1000 процессоров. Ъ компиляторах для ВС

четвертого поколения начинают применяться сложные методы оптимизации кода

Два события в области программного обеспечения связаны с Кеном Томпсо

ном (Kenneth Thompson) и Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie) из Bell Labs. Это

создание языка программирования С и его использование при написании опера

ционной системы UNIX для машины DEC PDP-11. Такая форма написания опе

рационной системы позволила быстро распространить UNIX на многие ВМ.

поддержка курса Архитектура параллельных вычислительных систем
информация [-] информация [+] Автор: А.Б. Барский

1. Лекция: Параллельные структуры вычислительных систем

ВС Крей-1 ("Электроника ССБИС") –ЭВМ – легенда

ВС Cray-1, несмотря на последующие разработки, остается эталоном типа МКОД. В России разработан аналог — векторно-конвейерная ЭВМ "Электроника ССБИС", отличающаяся некоторыми увеличенными параметрами комплектации. Структура ВС показана на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Схема ВС Cray-1

Предназначена для выполнения как векторных, так и скалярных операций, Имеет 64 буферных (выравнивающих) регистра для 24-битовых адресов (B-регистры), 64 буферных (выравнивающих) регистров для 64-битовых слов данных (T-регистры). B-регистры в свою очередь пополняют буфер для одной из основных групп регистров машины — 8 адресных регистров, а T-регистры — для группы 8 скалярных регистров. Адресные регистры используются и как индексные. Третья основная группа регистров — 8 векторных регистров по 64 64-битовых слов. Регистр длины вектора определяет число операций, выполняемых по векторным командам, т.е. действительную длину вектора. Маска вектора определяет элементы, над которыми выполняется операция.

Буфер команд состоит из четырех ЗУ, каждое из которых — из 64 16-разрядных регистров. Представляет 4 программы, выполняемые в мультипрограммном режиме. (В "Э-ССБИС" — 16 таких ЗУ.)

12 специализированных функциональных блоков-конвейеров (в "Э-ССБИС" 16 блоков) выполняют арифметические, логические операции и сдвиг. Уровней конвейера — от 2 до 14. Блоки являются независимыми. Несколько функциональных блоков могут работать одновременно. Возможно "зацепление" векторов при выполнении операций вида A × B + C, когда два или более конвейеров выстраиваются в один и результат с одного немедленно поступает как операнд на другой.

Таким образом, параллелизм в обработке данных организуется с помощью:

1. одновременного использования различных функциональных блоков и различных векторных регистров;
2. применения режима "зацепления" векторов.

(Нас интересует архитектура, но не катастрофически стареющие характеристики. Однако для справки: такт машины 12{,}5 нс, цикл обращения к ОЗУ 50 нс, производительность считается: 38 млн. скалярных оп/с и 80 млн. векторных оп/с.)

-----------------------------------------------------------------------------------

Пятое поколение (1984-1990)

Дата добавления: 2014-01-06