系统结构chpt8PPT学习教案

1、会计学1系统结构系统结构chpt8两种并行性概念：两种并行性概念：同时性并行同时性并行Simultaneity：两个或两个以上事件在同一时刻发生。两个或两个以上事件在同一时刻发生。并发性并行并发性并行Concurrency：两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。三条技术途径：三条技术途径：资源重复：资源重复：通过重复设置多个处理部件来提高速度。通过重复设置多个处理部件来提高速度。时间重叠：时间重叠：流水线流水线资源共享：资源共享：分时系统，分布式系统分时系统，分布式系统第1页/共31页并行处理机采用同时性并行，资源重复技术。并行处理机采用同时性并行，资

2、源重复技术。第2页/共31页8.1 并行处理机模型并行处理机模型并行处理机定义：并行处理机定义： 多个多个PU按照一定方式互连，在同一个按照一定方式互连，在同一个CU控制下，对各自的控制下，对各自的数据完成同一条指令规定的操作。数据完成同一条指令规定的操作。从从CU看，指令是串行执行的，从看，指令是串行执行的，从PU看，数据是并行处理的。看，数据是并行处理的。并行处理机也称为阵列处理机。按照佛林分类法，它属于并行处理机也称为阵列处理机。按照佛林分类法，它属于SIMD计算机。计算机。并行处理机的应用领域：并行处理机的应用领域：主要用于高速向量或矩阵运算中。主要用于高速向量或矩阵运算中。第3页/共

3、31页并行处理机的操作模型可用五元组来表示：并行处理机的操作模型可用五元组来表示：M(N，C，I，M，R),其中：其中：N为为PE个数。如个数。如IlliacIV有有64个个E。C为由控制部件为由控制部件CU直接执行的指令集，包括标量指令和直接执行的指令集，包括标量指令和 程序控制指令。程序控制指令。I为所有为所有PE并行执行的指令集，包括算术运算、逻辑运算、并行执行的指令集，包括算术运算、逻辑运算、数据寻径、屏蔽以及其它由每个活动的数据寻径、屏蔽以及其它由每个活动的PE对它的数据所执对它的数据所执行的局部操作。行的局部操作。M为屏蔽操作集，每种屏蔽将为屏蔽操作集，每种屏蔽将PE划分为允许操作

4、和禁止操划分为允许操作和禁止操作两个子集。作两个子集。R是数据寻径集，说明互连网络中是数据寻径集，说明互连网络中PE间通信所需要的各种设间通信所需要的各种设置模式。置模式。第4页/共31页P0M0PE0P1M1PE1P2M2PE2Pn-1Mn-1Pen-1互连网络控制器HJSiegel提出的并行处理机模型第5页/共31页系统型号SIMD计算系统结构和性能语言、编译器和软件支持MasParMP-1系列102416384个PE, 2 6 G I P S 或 1 . 3 Gflops; 每个PE带16KB本地存储器, X-Net网格加一个多级交叉开关互连网F o r t r a n 7 7 , Ma

5、sPar Fortran (MPF)和MasPar并行应用语言; X窗口UNIX/OS, 符号调试程序, 可视化和动画制作程序典型并行处理机第6页/共31页Active Memory Technology DAP600系列1K位/PE方形网格互连成4096PE的 细 粒 、 位 片SIMD阵列，正交4 - 邻 位 链 接 ，2 0 G I P S 和560Mflops峰值性能由主机V A X / V M S 或UNIX Fortran-plus 或DAP上APAL提供，主机的Fortran77或C; 与Fortran90标准有关的Fortran-plusThinking Machines公司C

6、M-265536个PE排成10维超立方体, 每个PE可有1M位存储器, 32个PE共享FPU选件, 峰值速度28 Gflops和持续速度5.6 Gflops由VAX, Sun或Symbolics 360主机驱动, PARIS支持的Lisp编译器、Fortran90、C*和*Lisp第7页/共31页8.2 并行处理机的基本结构并行处理机的基本结构并行处理机有两种典型结构：并行处理机有两种典型结构：分布存储器并行处理机分布存储器并行处理机共享存储器并行处理机共享存储器并行处理机一台并行处理机由五个部分组成：一台并行处理机由五个部分组成：多个处理单元多个处理单元PE多个存储器模块多个存储器模块M一个

7、控制器一个控制器CU一个互连网络一个互连网络ICN一台输入输出处理机一台输入输出处理机IOP第8页/共31页8.2.1 分布存储器并行处理分布存储器并行处理机机8.2.2 共享存储器并行处理共享存储器并行处理机机8.2.3 并行处理机的特点并行处理机的特点8.2 并行处理机的基本结构并行处理机的基本结构第9页/共31页8.2.1 分布存储器并行处理机分布存储器并行处理机第10页/共31页第11页/共31页LM0互连网络PE0CULM1PE1LMn-1PEn-1IOP第12页/共31页8.2.2 共享存储器并行处理机共享存储器并行处理机第13页/共31页第14页/共31页PE0互连网络CUPE1

8、PEn-1IOPSM0SM1SMk-1第15页/共31页8.2.3 并行处理机的特点并行处理机的特点第16页/共31页10的题目来说，总的有效速度就不过是每秒一千万次。第17页/共31页8.3 并行处理机实例并行处理机实例第18页/共31页第19页/共31页总的运算速度为1GFLOPS。8.3.1 IlliavIV 并行处理机并行处理机第20页/共31页一台标准的Burroughs B6700计算机。第21页/共31页第22页/共31页PEM63PEM0PEM1CUCDCBIOMB6700CPUB6700内存B6700多路开关B6700外围设备IOS激光存储器6464 X 8CU总线控制线模式

9、位线APPA网接口1282561024I/O 总线CDBPE63PE01024 实 时 装 置48484848256PE0PE1PE63.DFS第23页/共31页第24页/共31页第25页/共31页第26页/共31页PU61 PU60 PU52 PU44 PU36第27页/共31页36或 PU0 PU63 PU55 PU47 PU39 PU38 PU37 PU36或 第28页/共31页 PU56 PU57 PU63 PU63 2 3 4 5 6 PU8 PU8 10 11 12 13 14 PU16 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36