СИСТЕМЫ С СУПЕРСКАЛЯРНОЙ ОБРАБОТКОЙ

Суть суперскалярной обработки в конструкцию процессора закладываются средства, позволяющие одновременно выполнять две или более скалярные операции (команды обработки пары чисел). Тоесть суперскалярная архитектура базируется на параллелизме. Способы реализации могут быть разными. Аппаратная реализация суперскалярная применяется как в CISC так и RISC системах. Ее реализует аппаратных механизм выборки инструкции из кэша или буфера не связанных команд и параллельном запуске их на выполнение. Преимущество метода удобен для программиста.

VLIW архитектура супер скалярной обработки данный способ реализации суперскалярной обработки заключается в перестройке процесса трансляции и выполнения программ при этом на этапе подготовки программы компилятор шокирует операции в пакеты. Их содержимое соответствует структуре процессора. Затем сформированные пакеты операций преобразуется компилятором в командные слова. Данные слова по сравнению с обычными выглядят очень большими. Отсюда и название этих супер команд и соответствующей им архитектуре vliw (very lardge instruction word) при этом предполагается что затраты при формировании суперкоманд должны купаться скоростью их выполнения и простотой устройства процессора. Однако практическое внедрение vliw архитектуры затруднено проблемой эффективной компиляции.

Кс класса simd

Simd кс состоят из одного командного процессора (управляющего модуля) называемого контроллера и нескольких модулей обработки данных называемых процессорными элементами

Ум - управляющий модуль принимает анализирует и выполняет команды. все ПМ (процессорные модули) идентичны, каждый из них представляет совокупность управляющего обрабатывающего органа (процессора) и процессорной памяти небольшой ёмкости, пм выполняют операции параллельно над разными потоками данных (ПД). Поэтому такие КС называют системами с общим потоком команд. В любой момент в каждом процессоре выполняется одна и та же команда, но обрабатываются различные данные реализуется синхронный вычислительный процесс. К преимуществам такой архитектур следует отнести эффективную организацию логики вычисления. Как известно логические инструкции связаны с управления машинных команд, остальная их часть относится к работе с внутренней памятью и выполнением арифметических операций. В simd системах управления осуществляется контролёром. на практике СИСТЕМА этого класса реализовано в виде матричной, векторной и ассоциативной архитектуре.

Матричные кс

В матричных кс класса simd каждый процессорный элемент имеет выделенный локальный блок памяти. Совокупность процессорных элементов образует матричную конфигурацию (они расположены в структуре как элементы матрицы). Единый модуль управления выдаёт процессорам одну и ту же команду, она асинхронно выполняется над различными потоками данных, поступающими процессорные элементы из собственных модулей памяти. В типичной кс данной архитектур является супер компьютер illiac-4. Его архитектура приведена на рисунке

Матрица пэ модулей памяти 8*8 узлов

Процесс передачи информации при котором сообщение передаёт один узел, а принимает сразу все остальные узлы называется широковещательным. Извинение производительности матричной системы изменяется за счёт процессорных элементов. Основные преимущества

1. высокая производительность
2. экономичность

Недостатки

1. жёсткость синхронного управления матрицы пэ
2. сложность программирование, обмена данными между пэ с помощью коммутатора

Кс с матричной архитектурой применяется главным образом для организации алгоритмов параллельных вычислений.

Векторные кс

Векторные кс класса simd обязательно имеется векторный процессор. смотри рисунок:

Обязательно имеют векторный процессор. Он содержат векторные регистры для данных с плавающей точкой и векторное АЛУ обрабатывающие данные в этом формате максимальная размерность обрабатываемых векторов не присылает 64, однако векторные процессоры не получили широкого распространения в следствии высокой стоимости векторного АЛУ.

Более приемлемыми по стоимости оказалась векторного консервные системы. В них векторные регистры комбинируют с конвейерным АЛУ. На его конвейере операции исполняются параллельно обрабатываются векторов потоков данных и полученные результаты записываются в единую память при этом отпадает необходимость в коммутаторе процессорных элементов (слабое звено матричных систем) векторного косвенную структуру имеют однопроцессорные супер ЭВМ ряда производители (fujitsu, hitachi,).

Поиск по сайту: