Введение к работе
у.сс'..'"х'і'--Хкііуальность проблеми. Сегодня вычислительная техника
ста:т из пороге создания ЭВМ пятого поколения, которые по
сравнению о ЭВМ четвертого поколения должны обладать принци
пиально но ваш функциональными возможностями, основными из
которых являются наличие интеллектуального интерфейса с поль
зователем, способность поддерживать болышэ бази знаний, а
также возможность обеспечить достаточно широкому кругу поль
зователей доступ к высокопроизводительным и сверхвысоконроиз-
водительным ресурсам для решения задач как вычислительного,
так и логического характера. Необходимость такого сочетания
встает из потребностей практических задач, например, для реше
ния прикладных задач бортового авиационного и космического
оборудования требуются высокие возможности символьной обработ-
іш з сочетании с высокими скоростями числовых вычислений. В
задачах реального времени, когда в быстроменяющейся обстанов
ка требуется оперативный анализ исходных данных и принятие уп
равляючих решений, сверхбыстродействующая машина логического,
вывода должна обладать быстродействующими средствами числовых
вычислений. Одним из возможных подходов к построению подобных
систем обработки данных (СОД) является построение модульных
с.істем с сетевой архитектурой, в основу; функционирования кото
рых положены динамические сетевые модели вычислений, что позволяет
обеспечивать возможные наращивания вычислительной мощности за
счет увеличения числа модулей и введения специализированных
модулей. .
Однако, системы, состоящие из большого числа модулей, являются проблемно-ориентированными. Практически во всех реальных задачах тлеются нераспараллеливаемые участки, т.е. системы, ориентированные на достаточно широкий класс задач, доланії обладать высокой скалярной производительностью.
В настоящей работе развивается подход к построению аисо-копропзводптельных СОД, в основу которого полонено совмещение принципов векторной и потоковой обработки. Совместное использование принципов зекторной и потоковой обработки позволяет существенно упростить процесс проверки готовности команда, но требует использования достаточно сложных механизмов управления памятью. В качестве унизерсалыюго средства достяжетыя
высокой скорости вычислений рассматривается векторная обработка.
Целью работы является повышение эффективности СОД, способных решать вычислительные и логические задачи, на осново использования принципов построения и технической реализации высокопроизводительных векторно-потоковых систем обработки данных. В соответствии с поставленной иолъю в работе решаются следующие основные задачи: .
разработка и анализ формальной модели обобщенных потоковых вычислений;
разработка базовых вариантов структурной организации СОД с сетевой архитектурой;
анализ специфики организации и функционирования векторно-потоковых исполнительных процессоров (ВІШІІ), в частности, анализ принципов организации иерархической системі памяти ВЛИП;
исследование вопросов проектировать и технической реализации высокопроизводительных ВЛИП.
Методы исследования основаны на использовашш теории множеств и теорші графов, теории моделирования, теории вычислительных систем, в работе сочетаются формальный и содержательный подходи.
Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что:
разработана формальная модель обобщенных потокових вычислений, описывающая логические, функциональнее и чисто потоковые вычисления, а также вычислительный процесс в мультипроцессорных СОД с сетевыми архитектурами; выделены и рассмотрены частные модели; .определен переход от модели к виртуальным потоковым машинам;
разработана и проанализирована формальная модель векторно-потоковых вычислений - схемы потока векторов, - на которой определеш условия корректного функционирования и доказаны достаточные условиябозопасносш.
Практическая шішость работы заключается в слоящем:
- продложш алгорптш разрезания потоковой прогріши:,
представленной в формо схемы потока векторов, на правильные
сегменты и алгоритмы статического покр.;т:иі реглстронымл ресур
сами схем потока векторов, данные алгорптш могут олть :;сг.оль-
зовглы при постгоош:.: компплятороэ для пол:ко:и:х IX,;;
разработаны структури и алгоритми управления функционально-распределенной локальной памятью и алгоритми мелуров-незого обмона в иерархической системе памяти; проанализирована возможность применения КЗШ-памяти в векторно-потоковых вычлсллтэльшх системах (ЗПЗС), предложены структури и алгоритми замощения и свопинга в КЭШ-память;
разработаны элементы систеїлного этапа проектирбвания ВПВС; разработан до уровня принципиальных схем макетный вариант ВГОШ с использованием реальних МаШС и конструктивов и выполнена его верификация на программной модели.
Внедрение результатов работы. Полученные в диссертационной работе теоретические и практические результаты внедрены в Институте проблем вычислительной техники АН СССР (г.Ярославль).
Апробация работы. Основные.положения и результати диссертационной работы докладывались на 43-й областной научно-технической конференцій по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи, посвященной Дню радио, г.Ленинград, 1988 г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика модульного проектирования радиоэлектронных систем (РЭС)", г.Ленинград, 1988 г., на Краевой научно-технической конференции "Молодев ученые и студенты - ускорению научно-технического прогресса в области радиоэлектроники и вычислительной техники", г.Красноярск, 1989 г., на 3-м региональном семинаре "Распределенная обработка информации", г .Улан-Уде, 1989 г., на Международной научно-технической конференции "V.VeKonferencb rt&ctro-ШкіЬ-Щ /atc.^ УІТ ", г.Кошице (ЧССР), 1989 г., на 7-й Всесоюзной школе-семинаре "Распараллеливание обработки информации", г.Львов, 1989, на 40 и 41 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ имени В.И.Ульянова (Ленина), г.Ленинград, 1987-1988 гг.
Дубликау-ии. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит лз введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 152 наименований и прпломенпя. Работа содержит 149 странип текста, 81 рисунка л 12 таблиц.