2021年SIMD计算机.ppt

SIMD计算机模型
H．J．Siegel提出了SIMD计算机的操作模型，如下页图所示。SIMD计算机的操作模型可用五元组表示：
M =（N，C，I，M，R）
式中：
（1）N为机器的处理单元（PE）数。例如，Illiac IV有 64个PE。而连接机（Connection Machine）CM－2采用65536个PE。
（2）C为由控制部件（CU）直接执行的指令集，包括标量和程序流控制指令。
（3）I为由CU广播至所有PE进行并行执行的指令集，它包括算术运算、逻辑运算、数据寻径、屏蔽以及其他由每个活动的PE对它的数据所执行的局部操作。
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SIMD计算机
SIMD计算机模型
（4）M为屏蔽方案集，其中每种屏蔽将PE集划分为允许操作和禁止操作两种子集。
（ 5）R是数据寻径功能集，说明互连网络中PE间通信所需要的各种设置模式。
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SIMD计算机
SIMD计算机的基本结构
一、分布式存储器结构
（结构图如下页图所示）
一般工作原理：
① 程序和数据存放在控制存储器中；
② 控制器（阵列控制器）从控制存储器取出指令进行译码；
③ 如果是标量指令，则送标量处理机执行；
④ 如果是向量指令，则将指令广播到每一个PE上执行，并将划分后的数据通过数据总线分布到所有PE的局部存储器LM中。
⑤ 如果是通讯指令，则控制器控制数据寻径网络进行PE间的数据交换。
所有的PE同一时钟周期执行同一条指令。
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SIMD计算机
SIMD计算机的基本结构
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SIMD计算机
SIMD计算机的基本结构
二、共享存储器结构
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SIMD计算机
SIMD计算机的基本结构
三、SIMD计算机的特点
SIMD计算机与前面介绍的向量处理机都擅长于向量处理。
1．SIMD计算机——资源重复
2．SIMD计算机有互连网络
3．SIMD计算机是一台向量处理专用机。
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SIMD计算机
SIMD计算机实例
一、SIMD计算机的发展过程
(位片PE)
(字宽运算PE)
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SIMD计算机
SIMD计算机实例
二、Illiac Ⅳ
1． Illiac Ⅳ
Illiac IV阵列处理机由美国宝来公司和伊利诺依大学1965年开始研制，并于1972年生产的。
总起来说，Illiac IV它由两大部分组成，即llliac IV阵列和Illiac IV输入输出系统。实际上，它是由三种类型处理机联合组成的多机系统：一是专门对付数组运算的处理单元阵列（Processing element array）；二是阵列控制器（array control unit），它既是处理单元阵列的控制部分，又可以视为一台相对独立的小型标量处理机；三是一台标准的Burroughs B6700计算机，担负Illiac IV输入输出系统和操作系统管理功能。
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SIMD计算机
SIMD计算机实例
2．Illiac Ⅳ阵列 （p458 、 p404）
n×n个单元
组成的阵列
中，任意两
个处理单元
之间的最短
距离不会超
过（n-1)步。
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例1 矩阵加
速度比顺序处理
提高64倍
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