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《计算机系统结构―第五章(向量处理机)ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、向量处理机基本概念基本结构设计目标关键技术协处理器性能评价基本概念本章内容向量处理机什么是向量处理向量处理方式向量处理机本章内容>>基本概念具有向量数据表示和向量指令系统的处理机，是解决数值计算问题的一种高性能计算机结构。有两个主要优点：效率高和适用性广，一般都采用流水线结构，有多条流水线并行工作。向量处理机通常属大型或巨型机，也可以用微机加一台向量协处理器组成。一般向量计算机中包括有一台高性能标量处理机。必须把要解决的问题转化为向量运算，向量处理机才能充分发挥作用2之1向量处理机本章内容>>基本概念2之2什么是向量处理—例
2、子本章内容>>基本概念用Fortran语言编写的一个简单程序：DO100I=1,NA(I)=B(I)+C(I)100B(I)=2*A(I+1)3之1什么是向量处理—标量处理本章内容>>基本概念INITIALIZEI=110READB(I);读数指令READC(I)ADDB(I)+C(I);运算指令STOREA(I)←B(I)+C(I);存数指令READA(I+1)MULTIPLY2*A(I+1);运算指令STOREB(I)←2*A(I+1);存数指令INCREMENTI←I+1;运算指令IFI≤NGOTO10;条件转移指令S
3、TOP3之2什么是向量处理—向量处理本章内容>>基本概念A(1:N)=B(1:N)+C(1:N);并行运算指令TEMP(1:N)=A(2:N+1);并行取数指令B(1:N)=2*TEMP(1:N);并行运算指令一条向量指令处理N个操作数或N对操作数3之3向量处理方式横向处理方式纵向处理方式纵横处理方式C语言程序for(i=1;i<=n;i++) y[i]=a[i]×(b[i]+c[i]);本章内容>>基本概念采用同一例子说明横向处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式处理方法又称为水平处理方式、横向加工方式等。向量计算是
4、按行的方式从左至右横向地进行。举例逐个分量进行处理：假设中间结果为T(I)计算第1个分量：T(1)＝B(1)＋C(1)Y(1)＝A(1)×T(1)计算第2个分量：T(2)＝B(2)＋C(2)Y(2)＝A(2)×T(2)……计算最后一个分量：T(N)＝B(N)＋C(N)Y(N)＝A(N)×T(N)2之1横向处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式分析存在两个问题：在计算向量的每个分量时，都发生写读数据相关，流水线效率低；如果采用多功能流水线，还必须频繁进行流水线切换。所以横向处理方式对向量处理机不适合，即使在标量处理机中，
5、也经常通过编译器进行指令流调度。2之2纵向处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式处理方法也称为垂直处理方式、纵向加工方式等。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。举例T(1)=B(1)+C(1) T(2)=B(2)+C(2) …… T(n)=B(n)+C(n)Y(1)=A(1)×T(1) Y(2)=A(2)×T(2) …… Y(N)=A(N)×T(N)2之1纵向处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式分析因为数据相关不影响流水线连续工作，不同的运算操作只需要切换1次，所以这种处理方式适用于向量处理机。 结果的存储
6、直接面向存储器，n的大小可以不受限制，但速度受到存储器吞吐量的限制。采用向量指令只需要2条：VADDB，C，T VMULA，T，Y2之2纵横处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式处理方法又称为分组处理方式、纵横向加工方式等。横向处理和纵向处理相结合的方式。即：将长度为N的向量分成若干组，每组长度为n，组内采用纵向处理方式，组间采用横向处理方式。3之1纵横处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式举例第１组：T(1,n)=B(1,n)+C(1,n)Y(1,n)=A(1,n)×T(1,n)第２组：T(n+1,2n)=B(
7、n+1,2n)＋C(n+1,2n)Y(n+1,2n)=A(n+1,2n)×T(n+1,2n) ……最后第k+1组：T(kn+1,N)=B(kn+1,N)+C(kn+1,N)Y(kn+1,N)=A(kn+1,N)+T(kn+1,N)3之2纵横处理方式本章内容>>基本概念>>向量处理方式分析减少了访问主存储器的次数，降低对存储器信息流量的要求，也减少访问存储器发生冲突引起的等待时间，因而提高了处理速度。适合用于寄存器-寄存器结构的向量处理机中，因为向量寄存器的长度是有限的，例如，每个向量寄存器有64个寄存器。当向量长度N大于向量
8、寄存器长度n时，需要分组处理。3之3基本结构本章内容向量处理机的最关键问题是存储器系统能够满足运算部件带宽的要求。主要采用两种方法：存储器－存储器结构多个独立的存储器模块并行工作。处理机结构简单，对存储系统的访问速度要求很高。寄存器－寄存器结构运算通过向量寄存器进行。需要大量高速寄存器，对
