Многопроцессорные системы

Суперкомпьютер Gray

В основе - суперскалярная с возможностями векторной реализации операций архитектура.

Структура одного процессора:

Секция управления программой Буферы команд 1..4     ...

* * *

Блок выработки команд и управляющих сигналов

Секция памяти и вв/вывода     канала

О З У  

Секция Функциональных устройств Адресная группа   Скалярная группа Группа операций с плавающей точкой Векторная группа

Сложение целых чисел (2)

Умножение целых чисел (4)

Сложение целых чисел (3)

Логические операции (1)

Сдвиг (2 или 3)

Счетчик (3)

Сложение (6)

Умножение (7)

Вычисление обрат-ной величины(14)

Сложение (3)

Логические операции (2)

Сдвиг (4)

А₀ А₁   * * * А₇ 24р

V₀ V₁   * * * V₆₃ 64р

Секция регистров

Адресные

регистры

С₀ С₁   * * * С₇ 64р

Скалярные

регистры

КВВ

0 1… 7

…

Векторные

регистры

Первый Gray был создан в 1976-м году, выпущен – в 78-м году. Процессор имел объем 1м³, выполнял до 250 млн. операций/сек.

Состав Gray: 4 секции (12 устройств):

- секция функциональных устройств (АЛУ);

- секция регистров;

- секция управления программой;

- секция памяти и ввода-вывода.

4 независимые группы функциональных устройств:

- адресная группа;

- скалярная группа;

- группа операций с плавающей запятой;

- векторная группа.

-

АЛУ – это практически конвейерный процессор. Число сегментов в одном конвейере – до 14.

Длительность одного шага (сегмента) – 12.5 нс.

Число операций – 128. В мультипрограммном режиме могут одновременно выполняться 63 задачи. Имеется активизирующий компилятор с ФОРТРАНА, который распознает параллельные участки для векторных команд.

Большую роль играют быстрые регистры:

- адресные (А-регистры) -24-х разрядные, 8 шт.;

- скалярные (S-регистры) -64-х разр., 8 шт.;

- векторные (V-регистры) – 64 элемента*64 разр.,8 шт.

Время обращения к регистру 6 нс.

Ввод-вывод – по 24-м каналам (6*4 канала).

Gray2 – 2-х процессорный. GrayХ – MP/1 выполняет 1 млрд. операций/сек., в конфигурацию входит до 4-х процессоров. Был создан в 82-м году.

В Gary2 используется ОС типа Unix. Время реализации сегмента – 1.4нс.

В многопроцессорных системах гранулярность на уровне задач; в каждой ЭВМ свой счетчик команд. По классификации потоки-команд-потоки данных относятся к MIMD архитектурам.

1. Системы с общей памятью.

П – процессор, МП – модуль памяти.

Число процессоров ограничивается обстоятельствами, которые возникают при конфликтах при обращении к памяти.

От сети связи зависит эффективность всей многопроцессорной системы.

2. Системы с распределенной (индивидуальной) памятью (с коммутацией сообщений).

П – процессор, ЛП – локальная память.

В системе у каждого процессора имеется своя память и проблема конфликтов не столь актуальна.

Одна из наиболее серьезных проблем в проектировании многопроцессорных систем – необходимость использования сложных систем связи.

В идеале, для обеспечения высокой производительности и минимизации задержек при обмене информацией между процессорами и оперативным запоминающим устройством, желательно обеспечивать возможность связи в любой момент времени по принципу "каждый с каждым”, однако при построении таких систем уже при небольшом количестве процессоров сеть связи оказывается очень сложной и по оборудованию может даже превосходить другую часть системы. В случае использования сотен-тысяч процессоров нереально обеспечивать режим "каждый с каждым”. В связи с этим разработаны различные эвристические методы решения данной задачи на основе параллельно-последовательной передачи данных.

Рекомендуемая гранулярность при загрузке процессоров - на уровне задач или крупных частей задач.

Дата добавления: 2015-04-24