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 步
- 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
- 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
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
- 对,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
- 当 m 大于每次访问向量元素个数时,,