系统结构考点之ILLIAC
还是一点印象都没有。
如题:2021年10月

分析
完全空白的知识。
基本知识
LLIAC IV是什么??
属于阵列处理机中的一种,属于分布式存储器的构形。
PE指的是什么?
在扩展知识中的阵列处理机,PE其实就是指的处理单元。
在SIMD计算机中,无论是处理单元之间,还是处理单元和存储分体之间,都要通过互连网络进行信息交换。
互连网络的设计目标:结构不要过分复杂,以降低成本,互连要灵活,以满足算法和应用的需要;处理单元间信息交换所需的传送步数尽可能少,以提高速度性能;能用规整单一的基本构件组合而成,或者经多次通过或经多级连接来实现复杂的互连,使模块性好,以便于VLSI(超大规模集成电路)实现并满足系统的可扩充性。
互连函数又是什么鬼?
为反映互连特性,每种互连网络可用一组互连函数定义。互连函数表示:互连网络的出端号和入端号的一一对应关系。
互连网络的拓扑结构
拓扑结构指的是互连网络入、出端可以连接的模式,有静态和动态两种。
静态拓扑,两个PE之间的链是固定的,总线不能重新配置成与其他PE相连。灵活性、适应性差,很少使用。
动态网络,两个 PE之间的链通过置定网络的开关单元状态可以重新配置。动态网络有单极和多级两类。动态单极网络只有有限的几种连接,必须经循环多次通过,才能实现任意两个处理单元之间的信息传送。动态多级网络是由多个单级网络串联组成的,经实现任意两个处理单元之间的连接。现在,绝大多数阵列处理机采用多级互连网络或多级循环互连网络。
几种单互连网络及互连函数
立方体、PM2I、混洗交接和蝶形单级网络
立方体

立方体的每个顶点代表一个处理单元,共有8个处理单元。cubei函数,表示相连的入端和出端的二进制编号只在右起第i位(i=0,1,2)上0、1互反,其余各位代码相同。
0位,对应的是平行于x坐标轴的一组线;1位,对应的垂直于x轴的一组数;2位,对应的是空间中剩下的一组线。
单级立方体网络的最大距离为n.即最多经n次传送就可以实现任意一对入、出端间的连接。
PM2I“加减2i”本题考点

可以实现与j号处理单元直接相连的是号j±2i
PM2+/-(j)=j+2i mod N +的话就是升序;-的话就是降序;每次加或减2i.
处理器间用单向环网或双向环网互连,是PM2I网络特例,采用了PM2+0 PM2-0 PM2±0
ILLIAC IV处理单元,采用了PM2±0和PM2±n/2即PM2±3
PM2I单级网络的最大距离为N/2上取整.N是指的n个结点。
混洗交换单级网络(Shuffle~Exchange)

蝶形单级网络
互连函数为Butterfly,将二进制的最高位与最低位互换位置,如4(100)互换成变成了(001),也就是4与1相互交换。
扩展知识
向量处理机
有向量数据表示的处理机。分为向量流水处理机和阵列处理机。
向量流水处理机是以时间重叠途径开发的。
阵列处理机是以资源重复途径开发的。
向量的流水处理
纵向处理方式:对整个向量按相同操作都执行完之后再转去执行别的操作。
分组纵处理方式:若向量的长度N太长,超出了向量寄存器组中寄存器的个数,可以将该向量分割成若干组,使每组都能装得进向量寄存器组中。这样,每一组内均按纵向方式处理,而组和组之间采用软件方法编制循环程序的方式依次循环处理。CRAY-1就采用这种方式。
这两种方式,即是向量的处理方式,也是向量的流水处理方式。
向量流水提高性能
一般可采取让多个流水线功能部件并行,流水线链接,加快条件语句和稀疏矩阵处理,加快向理的归约操作等办法来提高向量流水处理的性能。
链接技术是提高 计算机整体运算速度一个非常重要的措施。
阵列处理机两种构型

典型机器有ILLIAC IV、MPP、DAP、CM-2、MP-1.
典型机器有BSP.
阵列处理机的单指令多数据流处理方式和它产生的特殊结构是以诸如有限差分矩阵、信号处理、纯属规划等一系列计算问题为背景发展起来的。利用多个处理单元对向量或数组所包含的各个分量同时进行计算,从而易于获得很高的处理速度。
阵列处理机利用的是并行性中的同时性,而不是并发性。
阵列处理机实质
由专门应对数组运算的处理单元阵列组成的处理机,专门从事处理单元阵列的控制及标量处理的处理机和专门从事系统输入/输出及操作系统管理的处理机组成的一个异构型多处理机系统。