Особенности конвейеров

 

Конвейеры были специализированными: два из них (К₁ и К₂) служили для выполнения векторных операций, выполняли основной объем вычислений, а третий К₃ – для реализации операций над скалярными операндами.

· Конвейеры имели программируемую структуру (были с изменяемой конфигурацией), следовательно, в них можно было (на одном и том же множестве элементарных блоков обработки) выполнять различные арифметические операции. Однако до начала новой операции конвейер следовало перенастраивать (программировать на выполнение очередной операции).

· В конвейерах К₁ и К₂ путем введения служебного булевского вектора была обеспечена избирательная обработка компонентов векторов-операндов. Единица в i-м разряде булевского вектора означала, что операция над i-ми компонентами соответствующей пары векторов производиться не будет.

· В каждом конвейере была заложена возможность реализации операции сложения, а в двух из них К₁ и К₂ – операций умножения и деления. Состав элементарных блоков обработки информации конвейеров был выбран с учетом распределения вероятностей использования микроопераций различных типов.

· Каждый конвейер К₁, К₂ и К₃ мог включать в себя приблизительно 30 блоков обработки информации. Все блоки работали параллельно, но каждый из них оперировал с вполне определенными элементами векторов данных либо со своими скалярными операндами.

· Любой конвейер воспринимал 64-разрядный код либо как один 64-разрядный операнд, либо как два 32-разрядных операнда. Время выполнения операции над парой операндов в любом из блоков конвейеров не превышало 40 нс. Следовательно, данные могли поступать в процессор (точнее, только в конвейеры К₁ и К₂) со скоростью 100 млн. операндов в секунду.

Система STAR-100 имела набор из 230 команд, из которых 65 команд предназначалось для работы с векторами данных и 130 команд – для работы со скалярами.

Средства управления подсистемой переработки данных были представлены композицией из устройства управления командами (УУК), устройства управления потоками (УУП) и устройства управления доступом к памяти (УУДП).

Оперативная память предназначалась для хранения программ и данных. Она была реализована на магнитных сердечниках и имела емкость 512 – 1024 К 64-разрядных слов, т.е. до 8 Мбайт. Память могла включать в себя до 32 модулей и относилась к классу памятей с перемежающимися адресами. Время цикла памяти было равно 1,28 мкс, однако допускались одновременные обращения к составляющим модулям.

Буферная память – следствие того, что быстродействие памяти было существенно ниже быстродействия процессора. Буферная память представляла собой совокупность регистров с временем цикла 40 нс. Назначение канала прямого доступа в память (КПДП) и мультиплексного канала (МК) следует из их названий и структуры связей между устройствами STAR-100.

Операционная система (ОС) STAR-100 относилась к классу распределенных. Ее функции, включая управление внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода информации, реализовывались специальной вычислительной сетью из 9 мини-машин. Система программирования STAR-100 включала компиляторы с языков APL-STAR, COBOL и FORTRAN.

 

CRAY C-90

 

Наряду с фирмой CDC разработкой и производством конвейерных вычислительных систем занималась Cray Research Inc., которая была основана в 1972 г. главным конструктором систем CDC 6600 и 7600 Сеймором P. Креем (Seymour R. Cray, 1925 – 96). Однако конвейерные ВС фирмы Cray Research существенно отличались по архитектуре от систем STAR-100 и CYBER-203 и CYBER-205.

Архитектура первых систем Cray относилась к типу «регистр-регистр»: Cray-1, Cray X-MP, Cray Y-MP, Cray C90, Cray T90.

В этом ряду только первая модель, т.е. Cray-1, была однопроцессорной, а остальные члены ряда – мультипроцессорные ВС. Процессор в любой из этих систем ориентирован на реализацию векторных операций. Он по сути является мультиконвейером, т.е. представляется программируемой композицией из специализированных конвейеров.

Следует особо отметить, что в процессе разработок мультипроцессорных ВС фирма Cray Research сильно отошла от изначального архитектурного канона. Каждая очередная разработка была заметным эволюционным развитием архитектуры предшествующей системы, и в конце концов фирма Cray Research с диалектической неизбежностью встала на платформу распределенных вычислительных систем. Подтверждением сказанному служит семейство вычислительных систем с массовым параллелизмом или MPP-систем: Cray T3D, Cray T3E, Cray T3E-900, Cray T3E-1200, Cray T3E-1350