Конвейерные вс Каноническая структура конвейерного процессора

В КВС (конвейерные ВС) основной объём вычислений производится одним или несколькими вычислительными процессорами.

Конвейер образуется из модуля обработки информации (МО_i) и модулей памяти (МП_i)

В простейшем случае модули конвейера могут реализовывать отдельные фазы операций (приём операндов, выполнение операции над операндами, размещение результата).

Все модули конвейера работают параллельно. Время обработки на конвейере конкретных элементов равно суммарному времени (в том числе и элементов памяти) пребывания этих элементов в конвейере. Время выполнения одной конкретной команды в КП больше чем в неконвейерном за счёт введённых элементов памяти, но суммарная производительность выше, т.к. конвейер обрабатывает параллельно несколько команд.

1. Cray-2 – мультиконвейерная система, включающая 4 КП. Быстродействие 10⁹ опер/сек над 64 разрядными словами с плавающей запятой. Применяется жидкостное охлаждение.

2. Х-МР/48 (Texas Instruments) – мультиканальная система (двух- или четырёхпроцессорная конфигурация). Быстродействие растёт 10¹⁰-10¹¹ над 64-разрядными словами с плавающей запятой. Объём ОЗУ каждого процессора до 8 ГБ. Используется для расчётов аэрокосмических объектов и прогноза погоды.

Системы из векторных процессоров (вп)

Векторный процессор (матричный) говорит о проблемной ориентации процессоров на классе решаемых задач.

ВП подключается к вычислительному устройству как ВУ, снабжённого каналом прямого доступа к памяти. Поэтому их иногда называют периферийными. Эти процессоры имеют свою память для хранения массива данных и результатов вычисления.

ВП выполняет свои функции параллельно ВМ и независимо от её работы.

а)

б) Двухпортовое ОЗУ – т.е. позволяет читать и писать в обоих направлениях.

Mars-432. Обеспечивает 10⁸ операций в секунду над 32-разрядными словами с плавающей запятой.

FPS-164. 15*10⁶ оп/сек над 64-разрядными словами с плавающей запятой.

В этой системе 7 векторных процессоров (ВП) используются для вычислительной работы уже отложенного ПО. А 3 ВП используются для отработки программы. Каждый ВП снабжён 16 МВ ОЗУ. Каналы связи обеспечивают пропускную способность до 16 МВ/сек.

Анализ конвейерных вычислительных систем (квс)

КВС имеют уровень быстродействия до 10¹²оп/сек. Это быстродействие достигается за счёт конвейеризации на всех уровнях обработки информации как на микроуровне выполнение микрокоманд, на макроуровне выполнение команд и на более высоком уровне – предсказатели при ветвлении программного обеспечения.

Для КВС характерна идентичность модулей, из которых состоит вся система.

Возможность КВС ограничены по следующим причинам:

1. Число КП в системе определяется алгоритмическими возможностями решения задач, надёжностью управляющего устройства и технико-экономическими показателями.

2. Число модулей в одном КП не может быть произвольно большим, что следует из алгоритма решения сложных задач и неабсолютной надёжности электрических компонентов.

3. Число секций в любом модуле ограничивается алгоритмами выполнения арифметических операций.

4. Трудности распараллеливания задач и потенциально низкая надёжность электрических компонентов.

Матричные ВС