Procesadores vectoriales

Procesadores Vectoriales
Dra. Claudia Feregrino Dr. René Cumplido

Contenido
3.1 Procesador vectorial básico, introducción
n n n n n

Arquitectura vectorial básica Instrucciones vectoriales básicas Ensamblador vectorial DLXV Tiempo de ejecución vectorial Unidades de carga/almacenamiento vectorial

3.2 Memoria entrelazada o intercalada
n n n n

Acceso concurrente a memoria (acceso C)Acceso simultáneo a memoria (acceso S) Memorial de acceso C/S Rendimiento de la memoria entrelazada y tolerancia a fallos

3.3 Longitud del vector y separación de elementos 3.4 Mejora del rendimiento de los procesadores vectoriales 3.5 El rendimiento de los procesadores vectoriales 3.6 Historia y evolución de los procesadores vectoriales

2

INAOE - Ciencias Computacionales

1

3.Procesador vectorial básico
n

Cálculo científico y matemático requiere un número elevado de operaciones en poco tiempo Mayoría de problemas físicos y matemáticos se pueden expresar mediante la utilización de matrices y vectores Explotar al máximo un tipo de arquitectura específica para el tipo de datos: procesadores vectoriales Procesador vectorial: Ejecuta de forma segmentada instrucciones sobrevectores
INAOE - Ciencias Computacionales

n

n

n

3

Introduction (cont.)
n

Clasificación de Flynn – ?
n

Varias instrucciones se ejecutan sobre un mismo dato (vector)

n

Paralelismo – elementos de matrices (lineales): independientes Operación típica: suma de dos vectores de punto flotante
n

n

Instrucción equivalente a:
n n

Software: ciclo - cada iteración operasobre uno de los elementos Un procesador vectorial realiza este ciclo en hardware aprovechando localidad de datos, repetición de unidades de cálculo, etc.

4

INAOE - Ciencias Computacionales

2

Introducción (cont.)
Propiedades de instrucciones vectoriales: n El cálculo de cada resultado es independiente
n

Una sola instrucción especifica gran cantidad trabajo – equivale a un cicloLas instrucciones que accesan a memoria tienen un patrón conocido Los riesgos de control del datapath son inexistentes Conclusión: Operaciones vectoriales más rápidas que una secuencia de operaciones escalares. INAOE - Ciencias
Computacionales

n

n n

5

3.1 Arquitectura vectorial básica
Unidad escalar - es un procesador segmentado Procesador vectorial Unidad vectorial – permite quevectores sean compuesto por: tratados como números de punto flotante, enteros o
datos lógicos

Máquina vectorial con registros – todas las operaciones Dos tipos de arquitecturas vectoriales:
vectoriales (menos carga y almac.) operan con vectores almacenados en registros. • Cray Research (CRAY-1, CRAY-2, X-MP, Y-MP y C-90) y • Supercomputadoras japonesas (NEC SX/2 y SX/3, etc.) Máquina vectorialmemoria-memoria – las op. Vectoriales son de memoria a memoria. • 1a que se empleó, cayó en desuso, menor rendimiento
INAOE - Ciencias Computacionales

6

3

3.1.1 Arquitectura típica

Arquitectura de una supercomputadora vectorial
7
INAOE - Ciencias Computacionales

n

Por lo general, el número de registros vectoriales y el de unidades funcionales es fijo Comenzaron comomonoprocesadores, ahora hay ambos: monoprocesadores y multiprocesadores. Como ejemplo: DLXV, parecida a CRAY-1
n n

n

n

Parte entera, la propia del DLX Parte vectorial, extensión vectorial lógica del DLX
INAOE - Ciencias Computacionales

8

4

n Componentes

principales del conjunto de instrucciones:
nRegistros

vectoriales – banco de long. fija con 1 vector.
nUnidades

funcionalesnUnidad

de carga/almacenamien to de vectores

Estructura básica de una arquitectura vectorial con registros, DLXV

nConjunto

de registros escalares
INAOE - Ciencias Computacionales

9

Componentes principales del conjunto de instrucciones
n

Registros vectoriales
n n

DLXV – 8 reg vectoriales, cada uno 64 palabras dobles Cada registro mínimo 2 puertos de lectura y 1 escritura...