最新并行处理机教学讲义PPT课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲

2、的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅并行处理机4.1并行处理机模型并行处理机的定义：多个PU按照一定方式互连，在同一个CU控制下，对各自的数据完成同一条指令规定的操作。从CU看，指令是串行执行的，从PU看，数据是并行处理的。并

3、行处理机也称为阵列处理机、SIMD处理机等并行处理机的应用领域：主要用于高速向量或矩阵运算并行处理机的操作模型可用五元组来表示：M＝(N，C，I，M，R),其中：N为PE（处理单元）个数。C为控制部件CU执行的指令集，包括标量指令和程序控制指令。I为所有PE并行执行的指令集，包括ALU、数据传送等操作M为屏蔽操作集，将PE划分为允许操作和禁止操作两个子集R是数据寻径集，互连网络中PE间通信所需要的各种模式2M1M2MN-1M03CUIOPLM0LM1LMn-1PE0PE1PEn-1互连网络广播总线7根据以上结构，可以看出，它包含重复设置的多个同样的处理单元PE，通过数据寻径网络（互连网

4、络）以一定方式相连。每个PE有各自的本地存储器LM。在统一的CU作用下，实现并行操作。程序和数据通过IOP装入，由于通过CU的是单指令流，所以指令的执行顺序还是和单处理机一样，基本上是串行处理。指令进行译码后，如果是标量操作，则直接由与CU直接连接的标量处理机执行。如果是向量操作，则将它广播到所有的PE并行的执行。互连网络负责PE间的通信，CU通过执行程序来控制互连网络。PE间的同步由CU的硬件实现。换句话说，所有的PE在同一周期执行同一条指令，然而可以通过用屏蔽逻辑来决定任何一个PE在给定的指令周期执行或不执行指令。84.2.2共享存储器并行处理机共享多体并行存储器SM通过互连网络与

5、各处理单元PE相连。存储模块的数目等于或略大于处理单元的数目。同时在存储模块之间合理分配数据，通过灵活、高速的互连网络，使存储器与处理单元之间的数据传送在大多数向量运算中都能以存储器的最高频率进行，而最少受存储器冲突的影响。这种结构在PE数目不多的情况下是很理想的。共享存储器模型的处理单元数目一般不多，几个至几十个。BurroughsScientificProcessor(BSP)采用了这种结构。16个PE通过一个16×17的对准互连网络访问17个共享存储器模块。存储器模块数与PE数互质可以实现无冲突并行访问存储器。910无论采用哪种存储方案，互连网络的存在都是必要的。在共享内存方案中

6、，它是内存与处理单元之间的必由之路。在分布内存方案中，即使处理单元所需数据在大多数情况下能由本地存储器提供，处理单元之间的数据交往仍是必不可少的。而各处理单元之间可以通过两条途径相互联系：一条是通过广播总线广播到各PE中，另一条是通过互连网络。在处理单元很多的并行处理机中，PE之间的直接数据通路是有限的。因此，互连网络的研究是解决性能的一个很重要的方面。114.2.3并行处理机的特点速度高，依靠增加PE个数来提高速度，与流水线处理机主要依靠缩短时钟周期相比，其提高速度的潜力要大得多。模块性好，生产和维护方便。可靠性高，容易实现容错和重构。效率低，通常作为专用计算机，在很大程度上依赖于并

7、行算法。它依靠的是资源重复，而不是时间重叠，它的每个处理单元要担负多种处理功能，其效率要低一些。依赖于互连网络。互连网络决定了PE之间的连接模式，也决定了并行处理机能够适应的算法。它基本是一台向量处理专用计算机。124.3并行处理机实例IlliacIV是最先采用SIMD结构的并行处理机。随后一个方向是用位片PE制造的并行处理机，如GoodyearMPP、AMT/DAP610和TMC/CM-2。CM-5是以SIMD模式运行的同步MIMD计算机。另