Векторные параллельные системы SX-6, SX-7 фирмы NEC

Основные особенности векторных параллельных систем

Основные отличительные черты:

множество вычислительных узлов (диапазон от нескольких десятков до сотен или даже тысяч) с векторной архитектурой;

вычислительный узел может быть как однопроцессорным, так и многопроцессорным с общей логически и физически оперативной памятью (как с однородным, так и неоднородным доступом к оперативной памяти узла);

много потоков команд (в соответствии с числом процессоров во всех вычислительных узлах);

много потоков данных (в соответствии с числом процессоров во всех вычислительных узлах);

оперативная память вычислительной системы физически распределена между вычислительными узлами;

процессоры вычислительного узла имеют доступ только к локальной оперативной памяти узла. Доступ оперативной памяти других узлов осуществляется через коммуникационную подсистему с использованием механизма передачи сообщений.

каждый вычислительный узел работает под управлением своей операционной системы;

имеется общая операционная система, обеспечивающая образ единого вычислительного ресурса для пользователей.

Примеры. Вычислительные системы фирмы NEC SX-5, SX-6, SX-7, Earth Emulator, Cray XЕ6.

Некоторое время считалось, что массово параллельные векторные вычислительные системы будут полностью вытеснены массово параллельными вычислительными системами с скалярными вычислительными узлами. Однако этого не произошло. Развитие массово параллельных векторных вычислительных систем продолжалось и продолжается, и некоторые вычислительные системы этого класса в ряде случаев существенно опережают конкурентов из класса массово-параллельных вычислительных систем с скалярными вычислительными узлами.

Основной признак векторных параллельных систем (ВПС) — наличие специальных векторно-конвейерных процессоров, эффективно выполняющих команды однотипной обработки векторов независимых данных на конвейерных функциональных устройствах. Как правило, несколько таких процессоров (единицы или десятки) работают одновременно над общей оперативной памятью (аналогично симметричным МВС) в рамках многопроцессорных конфигураций. Отдельные узлы могут быть объединены с помощью коммутатора. Типичным примером ВПС могут служить системы SX японской корпорации NEC.

На рис. 2 представлена структура массово параллельной векторной вычислительной системы SX-6. В максимальном варианте вычислительная система состоит из 128 узлов. Связь между узлами обеспечивается неблокирующимся коммутатором.

Рис. 2. Структура вычислительной системы SX-6

Каждый узел состоит из восьми процессоров, общей оперативной памяти, процессоров ввода-вывода с набором устройств дисковой памяти и каналов для подключения других периферийных устройств (в т.ч. и сетевых устройств), операторской станции.

Каждый из восьми процессоров состоит из скалярного устройства и векторного устройства. Архитектура векторного устройства подобна архитектуре векторного процессора вычислительной системы CRAY 1.

Векторное устройство состоит из:

устройства управления;

набора специализированных функциональных устройств;

72-х векторных регистров данных, каждый из которых состоит из 256-ти 64-х разрядных элементов;

регистра векторной маски;

регистра длины вектора.

Функциональные (исполнительные) блоки векторного устройства конвейеризованы. Основные конвейеры — блоки сложения/сдвига, умножения, деления и логических операций. Как это характерно для векторных систем, операции над векторами могут выполняться при участии векторной маски.

Скалярное устройство это традиционный суперскалярный процессор с 128-ю 64- разрядными регистрами общего назначения. Этот процессор «ведет» программу, т.е. читает команды, дешифрирует их и отправляет на выполнение в соответствующие исполнительные устройства. Векторные команды направляются в векторный процессор.

В составе процессора имеются так называемые коммуникационные регистры. Они служат в первую очередь для обеспечения синхронизации при распараллеливании задач.

Подсистема оперативной памяти многопроцессорных узлов вычислительной системы SX-6 доступна процессорам через неблокирующийся коммутатор.

Основными блоками подсистемы ввода-вывода в вычислительных системах SX являются специализированные процессоры. Они освобождают центральные процессоры в узле от непосредственного управления вводом-выводом.

В узлах вычислительной системы SX-6 использовались каналы ввода-вывода с пропускной способностью 8 Гбайт/с. Поддерживаются интерфейсы Gigabit Ethernet, HiPPI (для построения кластеров), FC-AL и SCSI. Всего в вычислительной системе SX-6 может быть до 128 каналов, и, естественно, все каналы работают одновременно.

Вычислительные системы NEC SX различных поколений совместимы снизу вверх.

Дата добавления: 2014-01-04