CH4 向量处理机

向量流水线的处理方式(选择、填空);

  • 横向加工:按组成的元素逐个进行计算
  • 纵向加工:按操作步骤分段进行所有元素的操作(存储器—存储器结构)
  • 纵横处理:对向量分组,组内纵向、组间横向处理(寄存器—寄存器结构)

向量处理机并行操作条件(选择、填空)及采用链接技术的条件(选择);

  • 并行操作的条件:
    • 不存在向量寄存器使用冲突(不存在RAW,WAR,WAW,RAR相关)
    • 不存在功能部件使用冲突(每种功能的部件一般只设置一个)
  • 采用链接技术的条件:
    • 不存在功能部件使用冲突
    • 不存在向量使用冲突
    • 共用向量寄存器中向量长度、起始地址、步长均相等
    • 只有在先行指令产生第一结果分量的那个时钟方可链接,否则不行

阵列处理机的定义(选择);

  • 多个处理单元(PU)按照一定方式互连,在同一个控制单元(CU)控制下,对各自的数据完成同一条指令规定的操作。
  • 分类
    • 分部存储器
    • 共享存储器
    • 区别:
      • ICN作用不同,分布式PE<->PE,集中式PE<->M
      • 集中式共享存储器
      • 分布式的每个PE自带存储模块(局部存储模块)

构成(选择);

  • 多个处理单元PE
  • 多个存储模块M
  • 一个控制器CU
  • 一个互连网络ICN
  • 一台输入输出处理及IOP

IlliacIV 阵列处理机结构特点(选择、填空);

  • 分布存储器
  • 闭合螺线阵列
  • 任意单元的最短距离不超过
  • 处理单元通常为累加型运算器,把累加寄存器RGA中的数据和存储器中来的数据进行运算,结果保留在累加寄存器RGA中

互连网络的设计目标(选择、简答);

  • 结构不要复杂,降低成本;(低成本)
  • 互连灵活,满足算法和应用的需要;(高灵活性)
  • 处理单元间信息交换所需最大传送步数要尽量少,提高速度;(高连接度,低延迟)
  • 互连网络采用规整单一的基本构件组成;模块化,可扩充性。(适合VLSI (超大规模集成电路))

应抉择的几个问题(选择、填空);

  • 操作方式:同步、异步、同步与异步组合。
  • 控制方式:集中、分布。
  • 交换方法:线路交换、包交换、线路交换与包交换组合。
  • 拓扑结构:互连网络入、出端可以连接的模式,有静态和动态两种。
    • 静态拓扑结构:两个节点间的链路是固定的
    • 动态拓扑结构:通过制定网络的开关单元状态可以重新配置
      • 单级、多级。
      • 互连函数定义,二进制编码表示,N个节点的地址为
  • (后三个为互连网络的主要操作特征)

操作方式(选择、填空);

  • 同步、异步、同步与异步组合。

单级互连网络及其函数(计算、选择);

  • 立方体单级网络:
    • 最大连接度
    • 节点最大间距
  • PM2I单级网络:
    • 效果:(+- 2i,取模)
    • 最大连接度
    • 节点最大间距
    • 2n个互连函数,其中2n-1种不同,只有一种函数可逆,当i=n-1时
      • 可逆的定义:输入、输出的位置可互换
  • 混洗交换单级网络:
    • 效果:循环左移
    • 节点最大间距
  • 蝶形单级网络:
    • 效果:首尾交换

多级互连网络的几个关键技术(选择、填空);

  • 交换开关
  • 交换开关之间的拓扑连接
  • 对交换开关的不同控制方式

交换开关分类、控制方式(选择、填空);

  • 4种开关状态或连接方式:
    • 直连
    • 交换
    • 上播
    • 下播
  • 3种控制方式:
    • 级控制:同一级的所有开关只用一个控制信号控制,同时只能处于同一种控制状态。
      • STARAN交换网
    • 单元控制:每一个开关都用自己独立的控制信号控制,可各自处于不同的状态
      • 多级混洗交换(omega)网络
    • 部分级控制:第 i 级有 i+1 种控制信号
      • STARAN移数网

STARAN 交换网络的交换函数和互连函数、控制信号(计算、分析);

  • 靠近输入端为小级
  • 对于第i级和第i+1级之间,把个开关分为一组,组内采用蝶式变换
  • 4-1
  • 4-2

STARAN 移数网络的控制方式(填空 、选择);

  • 控制方式:部分级控制

多级混洗交换网络的交换开关 、控制方式 、拓扑结构(填空 、选择);

  • 交换开关:四功能(允许实现一对多的连接)
  • 控制方式:单元控制
  • 拓扑结构:不同级相同,均为全混洗结构
  • 连接图:第n-1级靠近入端

并行存储器的无冲突访问(计算、选择、填空)

  • 采用多体交叉存储器--增加MEM带宽
  • 对向量分组操作--解决MEM带宽小于向量带宽问
  • 选择适当的存储体数m——达到无冲突访问(冗余)
  • 一维向量:顺序存放,防止步长与m成比例(m取质数且与步长互质)
  • 多维向量:错位存放,满足行、列、对角线等方式访问;
    • 当 m 大于每次访问向量元素个数时,
      • ,同一列不同行错开距离
      • ,同一行不同列错开距离
      • ,体号: j=(aσ1+bσ2+C) mod m 体内序号:i=a
    • 当向量元素不固定,或非n×n时
      • 存储体数为质数,将向量变换成一维数组 S,再对 S 进行处理