Достоинства векторного процессора
Вместо многократной выборки одних и тех же команд достаточно произвести выборку только одной векторной команды, что позволяет сократить издержки за счет устройства управления и уменьшить требования к пропускной способности памяти.
Векторная команда обеспечивает процессор упорядоченными данными. Когда инициируется векторная команда, ВС знает, что ей нужно извлечь n пар операндов, расположенных в памяти регулярным образом.
Матричные вс
Назначение матричных вычислительных систем - обработка больших массивов данных. В основе матричных систем лежит матричный процессор (array processor), состоящий из регулярного массива процессорных элементов (ПЭ).
Между матричными и векторными системами есть существенная разница. Матричный процессор интегрирует множество идентичных функциональных блоков (ФБ), логически объединенных в матрицу и работающих в SIMD-стиле. Функциональные блоки логически скомпонованы в матрицу и работают синхронно, то есть присутствует только один поток команд для всех. Векторный процессор имеет встроенные команды для обработки векторов данных, что позволяет эффективно загрузить конвейер из функциональных блоков. В свою очередь, векторные процессоры проще использовать, потому что команды для обработки векторов — это более удобная для человека модель программирования, чем SIMD.
Структуру матричной вычислительной системы можно представить в следующем виде:
Рассмотрим компоненты обобщенной модели матричной ВС.
Массив процессоров (Мпр) - блок, состоящий из процессоров, модулей памяти и сети соединений. Он осуществляет параллельную обработку множественных элементов данных.
Контроллер массива процессоров (КМП) генерирует единый поток команд, управляющий обработкой данных в массиве процессоров, выполняет последовательный программный код, реализует операции условного и безусловного переходов, транслирует в массив процессоров команды, данные и сигналы управления. Команды обрабатываются процессорами в режиме жесткой синхронизации.
Сигналы управления используются для синхронизации команд и пересылок, а также для управления процессом вычислений, в частности определяют, какие процессоры массива должны выполнять операцию, а какие - нет.
Шина широковещательной рассылки служит для передачи команд, данных и сигналов управления из контроллера массива процессоров в массив процессоров.
Шина результата служит для трансляции результатов вычислений из массива процессоров в контроллер массива процессоров (это требуется, поскольку выполнение операций условного перехода зависит от результатов вычислений).
Интерфейсная ВМ служит для обеспечения пользователя удобным интерфейсом при создании и отладке программ. Загрузка программ и данных в контроллер массива процессоров может производиться и напрямую с устройств ввода/вывода, например с магнитных дисков. После загрузки контроллер массива процессоров приступает к выполнению программы, транслируя в массив процессоров по широковещательной шине соответствующие SIMD-команды.