Arquitectura de software

T EMA 14: C OMPUTADORES SIMD 1. Organizaciones b´ sicas. a 2. Estructura interna de cada elemento de proceso. 3. Programaci´ n de los computadores SIMD. o

Bibliograf´a: ı K. Hwang, F.A. Briggs, Computer Architecture and Parallel Procesing, McGrawo Hill, 1984. Versi´ n en castellano (1987): Arquitectura de Computadoras y Procesamiento Paralelo, McGraw-Hill, 1987. K. Hwang, Advanced ComputerArchitecture: Parallelism, Scalability, Programmability, McGraw-Hill, 1993.

Departamento de Inform´ tica de Sistemas y Computadores (DISCA) a Facultad de Inform´ tica de Valencia a 14-1

´ 1 ORGANIZACIONES BASICAS.

1. Organizaciones b´ sicas. a
Concepto de computador SIMD
Arquitectura del juego de instrucciones vectorial. ´ Ejecuci´ n r´ pida de las instrucciones vectoriales: MultiplesUAL’s bajo el o a dominio de una sola unidad de control → Single Instruction Multiple Data. Todas las UAL ejecutan la misma instruccion sobre distintos datos. ´

Diagrama de bloques
Memoria de programa EP0
 ¡ ¢£ ¢

UC EPn-1 Mn-1

EP1 M1

M0

Red de interconexion

´ La memoria de programa es unica y accesible s´ lo por la unidad de control. o La unidad de control decodifica lasinstrucciones, ejecutando directamente las ´ escalares. Cuando decodifica una instruccion vectorial, difunde la misma operaci´ n a todas las UAL, que la ejecutan simult´ neamente. Ese funcionamieno a to s´ncrono limita la frecuencia de funcionamiento. ı Los m´ dulos de memoria almacenan los datos vectoriales. Pueden estar asigo nados est´ tica o din´ micamente a las UAL. a a Una red de interconexi´ npermite que las UAL se comuniquen entre s´ o eso ı ´ tablece la correspondencia entre las UAL y los modulos de memoria. El sistema completo se gobierna desde un computador externo “convencional” ´ que da acceso a los perif´ ricos y realiza la administracion del sistema. e

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´ 1 ORGANIZACIONES BASICAS.

Organizaciones b´ sicas a
En funci´ n de la interconexi´ n entre las UAL y los m´dulos de memoria. o o o 1. Computadores SIMD de memoria distribuida.
Host Bus de datos Memoria de programa

Unidad de Control

Bus de control EP0 EP1 EPn-1

M0

M1

Mn-1

Red de interconexion

´ Cada UAL tiene su propio modulo de memoria local, accesible sin conflicto. Las UAL pueden intercambiar datos entre s´ a trav´ s de la red de interı e conexi´ n, gobernada por la unidad decontrol → no hay conflictos de o ´ acceso a la red de interconexion. ´ Las transferencias, como una instruccion mas, se realizan por parte de todas las UAL. El contenido de los m´ dulos de memoria de datos se prepara/recupera o ´ antes/despu´ s del procesamiento por parte del host → los modulos de e memoria de datos suelen formar parte del espacio de direccionamiento del host. 14-3

´ 1ORGANIZACIONES BASICAS.
2. Computadores SIMD de memoria compartida.
Host Bus de datos Memoria de programa

Unidad de Control

Bus de control EP0 EP1 EPn-1

Red de interconexion

M0

M1

Mm-1

Los m´ dulos de memoria son globales. Cualquier UAL puede acceder a o cualquier m´ dulo. o ⇒ M´ s flexible. a La red de interconexi´ n establece la correspondencia entre las UAL y o los m´ dulos dememoria. Est´ gobernada por la unidad de control → no o a ´ hay conflictos de acceso a la red de interconexi on, ni a los m´ dulos de o memoria. La red de interconexi´ n debe permitir tanto que una UAL pueda coneco tarse con cualquier m´ dulo de memoria, como que todas las UAL puedan o estar conectadas simult´ neamente con un m´ dulo de memoria distinto. a o ⇒ Red de interconexi´ n cara. o El tiempo deacceso a memoria aumenta, disminuyendo el ancho de banda de la memoria.

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´ 1 ORGANIZACIONES BASICAS.
El n´ mero de m´ dulos de memoria (M ) se elije de manera que sea un u o n´ mero primo, para facilitar el acceso simult´ neo a cualquier estructuras u a ´ matricial definida por una direccion inicial D y una distancia de salto d, siempre que d no sea m´ ltiplo de M (estrategias de...