系統(tǒng)結(jié)構(gòu)chpt8PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)chpt8兩種并行性概念：兩種并行性概念：同時性并行同時性并行Simultaneity：兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生。兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā)性并行并發(fā)性并行Concurrency：兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。三條技術(shù)途徑：三條技術(shù)途徑：資源重復(fù)：資源重復(fù)：通過重復(fù)設(shè)置多個處理部件來提高速度。通過重復(fù)設(shè)置多個處理部件來提高速度。時間重疊：時間重疊：流水線流水線資源共享：資源共享：分時系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)分時系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)第1頁/共31頁并行處理機(jī)采用同時性并行，資源重復(fù)技術(shù)。并行處理機(jī)采用同時性并行，資

2、源重復(fù)技術(shù)。第2頁/共31頁8.1 并行處理機(jī)模型并行處理機(jī)模型并行處理機(jī)定義：并行處理機(jī)定義： 多個多個PU按照一定方式互連，在同一個按照一定方式互連，在同一個CU控制下，對各自的控制下，對各自的數(shù)據(jù)完成同一條指令規(guī)定的操作。數(shù)據(jù)完成同一條指令規(guī)定的操作。從從CU看，指令是串行執(zhí)行的，從看，指令是串行執(zhí)行的，從PU看，數(shù)據(jù)是并行處理的?？?，數(shù)據(jù)是并行處理的。并行處理機(jī)也稱為陣列處理機(jī)。按照佛林分類法，它屬于并行處理機(jī)也稱為陣列處理機(jī)。按照佛林分類法，它屬于SIMD計算機(jī)。計算機(jī)。并行處理機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域：并行處理機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于高速向量或矩陣運算中。主要用于高速向量或矩陣運算中。第3頁/共

3、31頁并行處理機(jī)的操作模型可用五元組來表示：并行處理機(jī)的操作模型可用五元組來表示：M(N，C，I，M，R),其中：其中：N為為PE個數(shù)。如個數(shù)。如IlliacIV有有64個個E。C為由控制部件為由控制部件CU直接執(zhí)行的指令集，包括標(biāo)量指令和直接執(zhí)行的指令集，包括標(biāo)量指令和 程序控制指令。程序控制指令。I為所有為所有PE并行執(zhí)行的指令集，包括算術(shù)運算、邏輯運算、并行執(zhí)行的指令集，包括算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)尋徑、屏蔽以及其它由每個活動的數(shù)據(jù)尋徑、屏蔽以及其它由每個活動的PE對它的數(shù)據(jù)所執(zhí)對它的數(shù)據(jù)所執(zhí)行的局部操作。行的局部操作。M為屏蔽操作集，每種屏蔽將為屏蔽操作集，每種屏蔽將PE劃分為允許操作

4、和禁止操劃分為允許操作和禁止操作兩個子集。作兩個子集。R是數(shù)據(jù)尋徑集，說明互連網(wǎng)絡(luò)中是數(shù)據(jù)尋徑集，說明互連網(wǎng)絡(luò)中PE間通信所需要的各種設(shè)間通信所需要的各種設(shè)置模式。置模式。第4頁/共31頁P0M0PE0P1M1PE1P2M2PE2Pn-1Mn-1Pen-1互連網(wǎng)絡(luò)控制器HJSiegel提出的并行處理機(jī)模型第5頁/共31頁系統(tǒng)型號SIMD計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能語言、編譯器和軟件支持MasParMP-1系列102416384個PE, 2 6 G I P S 或 1 . 3 Gflops; 每個PE帶16KB本地存儲器, X-Net網(wǎng)格加一個多級交叉開關(guān)互連網(wǎng)F o r t r a n 7 7 , Ma

5、sPar Fortran (MPF)和MasPar并行應(yīng)用語言; X窗口UNIX/OS, 符號調(diào)試程序, 可視化和動畫制作程序典型并行處理機(jī)第6頁/共31頁Active Memory Technology DAP600系列1K位/PE方形網(wǎng)格互連成4096PE的 細(xì) 粒 、 位 片SIMD陣列，正交4 - 鄰 位 鏈 接 ，2 0 G I P S 和560Mflops峰值性能由主機(jī)V A X / V M S 或UNIX Fortran-plus 或DAP上APAL提供，主機(jī)的Fortran77或C; 與Fortran90標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的Fortran-plusThinking Machines公司C

6、M-265536個PE排成10維超立方體, 每個PE可有1M位存儲器, 32個PE共享FPU選件, 峰值速度28 Gflops和持續(xù)速度5.6 Gflops由VAX, Sun或Symbolics 360主機(jī)驅(qū)動, PARIS支持的Lisp編譯器、Fortran90、C*和*Lisp第7頁/共31頁8.2 并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)并行處理機(jī)有兩種典型結(jié)構(gòu)：并行處理機(jī)有兩種典型結(jié)構(gòu)：分布存儲器并行處理機(jī)分布存儲器并行處理機(jī)共享存儲器并行處理機(jī)共享存儲器并行處理機(jī)一臺并行處理機(jī)由五個部分組成：一臺并行處理機(jī)由五個部分組成：多個處理單元多個處理單元PE多個存儲器模塊多個存儲器模塊M一個

7、控制器一個控制器CU一個互連網(wǎng)絡(luò)一個互連網(wǎng)絡(luò)ICN一臺輸入輸出處理機(jī)一臺輸入輸出處理機(jī)IOP第8頁/共31頁8.2.1 分布存儲器并行處理分布存儲器并行處理機(jī)機(jī)8.2.2 共享存儲器并行處理共享存儲器并行處理機(jī)機(jī)8.2.3 并行處理機(jī)的特點并行處理機(jī)的特點8.2 并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第9頁/共31頁8.2.1 分布存儲器并行處理機(jī)分布存儲器并行處理機(jī)第10頁/共31頁第11頁/共31頁LM0互連網(wǎng)絡(luò)PE0CULM1PE1LMn-1PEn-1IOP第12頁/共31頁8.2.2 共享存儲器并行處理機(jī)共享存儲器并行處理機(jī)第13頁/共31頁第14頁/共31頁PE0互連網(wǎng)絡(luò)CUPE1

8、PEn-1IOPSM0SM1SMk-1第15頁/共31頁8.2.3 并行處理機(jī)的特點并行處理機(jī)的特點第16頁/共31頁10的題目來說，總的有效速度就不過是每秒一千萬次。第17頁/共31頁8.3 并行處理機(jī)實例并行處理機(jī)實例第18頁/共31頁第19頁/共31頁總的運算速度為1GFLOPS。8.3.1 IlliavIV 并行處理機(jī)并行處理機(jī)第20頁/共31頁一臺標(biāo)準(zhǔn)的Burroughs B6700計算機(jī)。第21頁/共31頁第22頁/共31頁PEM63PEM0PEM1CUCDCBIOMB6700CPUB6700內(nèi)存B6700多路開關(guān)B6700外圍設(shè)備IOS激光存儲器6464 X 8CU總線控制線模式

9、位線APPA網(wǎng)接口1282561024I/O 總線CDBPE63PE01024 實 時 裝 置48484848256PE0PE1PE63.DFS第23頁/共31頁第24頁/共31頁第25頁/共31頁第26頁/共31頁PU61 PU60 PU52 PU44 PU36第27頁/共31頁36或 PU0 PU63 PU55 PU47 PU39 PU38 PU37 PU36或 第28頁/共31頁 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