Векторная архитектура компьютеров

Недостатком MIMD- машины с распределенной памятью является локальная адресация памяти в каждом процессорном узле. Для межпроцессорных коммуникаций необходимо применять специальные средства.
Векторные процессоры наиболее распространены в специализированных устройствах (напр. обработка графики).
SIMD-расширения, используемые в процессорах архитектуры x86:
MMX - Multimedia Extensions. Коммерческое название дополнительного набора инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX.
MMX Extended - расширенный набор инструкций MMX, используемый в процессорах AMD и Cyrix.
3DNow! - расширение набора команд MMX процессоров AMD, начиная с AMD K6-3.
3DNow! Extended - расширение набора команд 3DNow! процессоров AMD, начиная с AMD Athlon.
SSE - набор инструкций, разработанный Intel, и впервые представленный в процессорах серии Pentium III как ответ на аналогичный набор инструкций 3DNow! от AMD, который был представлен годом раньше.
SSE2 - набор инструкций, разработанный Intel, и впервые представленный в процессорах серии Pentium 4.
SSE3 - третья версия SIMD-расширения Intel, потомок SSE, SSE2 и x87. Представлен 2 февраля 2004 года в ядре Prescott процессора Pentium 4.
SSSE3 - набор SIMD-инструкций, используемый в процессорах Intel Core 2 Duo.
SSE4 - новая версия SIMD-расширения Intel. Анонсирован 27 сентября 2006 года. Представлен в 2007 году процессорах серии Penryn.
AVX - анонсированная версия SIMD-расширения Intel, которая будет представлена в 2010 году в процессорах архитектуры Sandy Bridge.
6 Существ. реализаций компьютера
Ряд реализаций, которые удовлетворяют различным требованиям (то есть имеют разный размер, производительность, стоимость, потребление энергии и т.д.), но разделяют общую структуру, называется семейством компьютеров.
Одним их семейств являются суперЭВМ. Две наиболее известные серии суперЭВМ - это Cray (Cray-1, Cray-2 и Cray-3) корпорации Cray Research и Cyber 205 фирмы Control Data Corp (CDC). Cray-1 принято считать одним из первых суперЭВМ. В процессорах компьютера был огромный, по тем временам, набор регистров, которые разделялись на группы. Каждая группа имело свое собственное функциональное назначение. Блок адресных регистров, который отвечал за адресацию в памяти ЭВМ. Блок векторных регистров, блок скалярных регистров. Производительность суперЭВМ составляла 180 миллионов операций в секунду над числами с плавающей точкой. Использовались 32 разрядные команды. Это, учитывая то, что современники данного компьютера только начинали переходить от 8 разрядных команд к 16 разрядным.
Из отечественных ЭВМ к данному классу можно отнести машину с динамической архитектурой (МДА) В.А. Торгашева.
В настоящее время на первом месте по производительности находится суперкомпьютер "Jaguar", который работает со скоростью более, чем 260 терафлопсов, то есть 260 триллиона операций в секунду. Однако на этом исследователи останавливаться не собираются - в 2009 году на смену "Jaguar" придет суперкомпьютер, известный под кодовым названием "Baker", производительность которого после всех усовершенствований достигнет 1 петафлопса.
Следующим по мощности суперкомпьютером является Roadrunner. Он предназначен для исследований в области ядерного вооружения, включая моделирование ядерных взрывов.
7 Выводы
В настоящее время переход к новым поколениям вычислительных средств приобретает особую актуальность. Это связано с потребностями решения сложных задач больших размерностей. В связи с этим возрастают требования к производительности и надежности вычислительных средств, достичь которые возможно при параллельно-векторной обработке данных.
В настоящее время все фирмы, разрабатывающие суперЭВМ, ведут интенсивные исследования в области многопроцессорных суперЭВМ с массовым параллелизмом, создают множество их типов, организуют их производство и ускоренными темпами осваивают мировой рынок в этой области.
Многопроцессорные ЭВМ с массовым параллелизмом уже сейчас существенно опережают по производительности традиционные суперЭВМ с векторно-конвейерной архитектурой. Системы с массовым параллелизмом предъявляют меньшие требования к микропроцессорам и элементной базе и имеют значительно меньшую стоимость при любом уровне производительности, чем векторно-конвейерные суперЭВМ. Уже в текущем десятилетии производительность суперЭВМ с массовым параллелизмом достигнет колоссальной величины (десятков тысяч миллиардов операций в секунду с плавающей запятой над 64-разрядными числами (десятков Тфлопс).

Список использованной литературы


Богачев К.Ю. Основы параллельного программирования. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.
Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. - СПб: БХВ-Петербург, 2004. - 608 с.: ил.
Гергель В.П. Теория и практика параллельных вычислений. Уч. Пособие. – М.: ИНТУИТ.РУ, Бином Лаборатория знаний, Интернет-Университет Информационных Технологий, Бином пресс, 2007 - 423 с.
Гергель В.П., Стронгин Р.Г. Основы параллельных вычислений для многопроцессорных вычислительных систем. Уч. пособие – НН: Издательство Нижегородского госуниверситета, 2003
Корнеев В.В. Параллельное программирование в MPI. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003
Немнюгин С., Стесик О. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем - СПб.: БХВ-Петербург, 2002
Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. - СПб: Питер, 2003
Материалы с сайта http://www.parallel.ru/ - информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям












5