5. Зависимость по управлению

Наблюдается в том случае, когда выполнение следующей команды зависит от результата выполнения предыдущей. Общий способ снижения отрицательного влияния этого фактора связан с разработкой опережающих устройств. Для этого используются:

1. вспомогательные буферы;

2. хранение нитей выполнения программы с таком виде, который позволяет немедленно загружаться в процессор;

3. замена векторных команд последовательностью скалярных операторов, которые могут выполняться параллельно;

4. реализация условных операторов – когда векторная команда как единое целое не может быть выполнена обычным способом.

If x_i<0 then z_i=x_i+y_i else z_i=x_i-y_i

Вводятся специальные команды маскирования, для управления ввод. вектор режима M_i=1 Тогда выполняются операции суммирования: W=Y+(M). Вводится отрицательная маска N дополняющая М. V=X-(M); Z=слияние (W,V) (M)

7. Ограничение на локальную память. ЛП находится между главной памятью и конвейером, которой непосредственно производит обработку. ЛП выполняет следующие функции:

• согласование скоростей между главной памятью и конвейером;

• используется как накопитель результатов промежуточных результатов и как база для создания операционных цепочек;

• позволяет располагать результаты в произвольном порядке, что позволит уменьшить время выборки.

Главная память

Локальная память

Конвейер

ЛП имеет несколько шин, которые связывают ее с основными устройствами: две шины в конвейер, шина результата, одну или две шины для выбора из главной памяти команд и операндов и шина записи результата в глобальную память.

Для снижения этого недостатка происходит расслоение главной памяти или использование матричного коммутатора для соединения с отдельными блоками.

Локальная память

Ф₁

Ф₂

Ф_n

конвейер

1. RR – локальная память (регистр.память)

2. SS – локальная память (место в ОП)

1) в состав векторного процессора входят векторные регистры, которые имеют различную разрядность и число

Cray 1 8VR*64 (векторный регистр и его разрядность)

VP 2000

Fusjitsu 8K слов 256VR*32

Cyber 205 64*256p

Основной недостаток регистровой памяти – ограниченная разрядность и число векторных регистров. Достоинство SS в том, что можно организовать V буфер.

8. Ограничения по механизму адресации и пропускной способности памяти.

Для снятия этого ограничения используют:

1. чередование адресов памяти, как при расслоении

2. специфичность расположения данных в памяти

а) равнопериодично – период, через который располагаются данные в памяти можно представить как вектор б) в виде подматриц в) случайное

Коэффициент снижения производительности за счет неблагоприятного использования адресации К_сн.пр.=f (длина вектора, шаг хранения)

9. Конфликтный доступ к памяти возник при выборке векторных команд, скалярных и векторных операндов, при записи в память скалярных и векторных команд. Для снятия используется многомодульная и многопортовая память.

Cray X-MP

10. Наличие специализированных арифметических устройств.

В качестве арифметического конвейера используют специализированные арифметические устройства, чтобы время выполнения арифметических операций было минимально. Арифметические конвейеры:

• однофункциональные;

• многофункциональные.

Недостаток специализированных устройств – неполное их использование при выполнении универсальных программ.

11. Типы организации супер-ЭВМ.

Основные критерии оценки:

• сбалансированность – дорогостоящие устройства должны быть полностью использованы

• стоимостной критерий – количество затрат, приходящихся на единицу оборудования.

Типы организации арифметических конвейеров:

1. линейный и нелинейный

2. однофункциональный (очень дорогие, но простые: Cray, S-810) и многофункциональный (гибкость, возможность перенастройки, низкая стоимость: ASM)

23.3