Система CRAY 1. Операционная система COS (Cray Operating System)

Страницы работы

Содержание работы

5.7. Система CRAY 1

Фирма Cray Research основана в 1972 г. бывшим главным конструктором систем CDC6600 и 7600 С. Креем (S. Cray), ко­торый вел также работы по созданию CDC8600 и возглавлял разработку систему CYBER76. В 1976 г. фирма установила в Лос-Аламосской научной лаборатории первый образец своей первой системы CRAY 1 с памятью 512 К слов. По данным на конец 1977 года установлено два образца системы и на три образ­ца имеются заказы [283, 314]. В системе нашли отражение и раз­витие многие принципы, использованные ранее в CDC6600 и 7600.

CRAY 1 является сверхвысокопроизводительной системой, ос­нованной на магистральном принципе векторной и скалярной обработки информации. Она предназначена для решения слож­ных научных и технических задач. По производительности эта система эквивалентна пяти IBM 370/195. Результаты измерений, полученные при прогоне программ для оценки производительно­сти, показывают, что при полном использовании вычислительных возможностей системы она обеспечивает производительность 138 млн. операций с плавающей запятой в секунду, а на некото­рых коротких по времени пиках производительности обеспечива­ет производительность 250 млн. операций с плавающей запятой в секунду [1139]. Производительность системы в среднем оцени­вается величиной в 80 млн. операций в секунду [314].

Такая высокая производительность достигнута благодаря ор­ганизации структуры системы, обеспечивающей как одновремен­ное выполнение вычислений в нескольких магистралях, так и, что не менее важно, возможность объединения магистралей в разнообразные цепочки с передачей данных от одной магистрали к другой через их регистры без отсылки в память. Магистрали в системе — короткие, что существенно облегчает проблему их заполнения. Система выполняет как скалярные, так и векторные операции, причем одновременно могут выполняться по нескольку как ска.лярных, так и векторных операций [1139].

Другими особенностями системы, повышающими ее вычисли­тельные возможности, являются следующие: малые размеры си­стемы, в результате чего электрические сигналы внутри системы распространяются на короткие расстояния, что, в свою очередь, позволило достигнуть длительности цикла работы системы в 12,5 нсек; полупроводниковая память емкостью до 1 М 64-раз­рядных слов с обнаружением и коррекцией ошибок (вначале был предусмотрен только контроль по четности); оптимизирую­щий транслятор с фортрана. Возможность построения цепочек магистралей и развязка устройств обработки от памяти обеспе­чивается наличием большого числа регистров.

Малые размеры системы естественно отражают, принцип, что с уменьшением размера повышается скорость работы. Конструк­тивно система выполнена в виде 12 клинообразных стоек высо­той 196 см, расположенных по дуге в 270° внутри окружности диаметром 263 см, причем на высоте 48 см диаметр окружности уменьшается до 144 см. Охлаждение в системе — фреоновое. В системе используется достаточно отработанная и ранее прове­ренная элементная база, причем применяется всего четыре типа кристаллов [1139].

Структурная схема системы CRAY 1 изображена на рисунке 5.14 [1223]. Система подразделяется на четыре функциональные секций: управления программой, функциональных устройств, регистров, памяти и ввода-вывода.

Память системы емкостью до 1 М слов организована в виде 16 независимых банков емкостью в 64 К слов каждого. Каждый банк, в свою очередь, содержит 72 модуля памяти, причем каж­дый модуль хранит один разряд всех слов данного банка. Таким образом, слово содержит 72 разряда, из числа которых 64 — ин­формационные и 8 — контрольные для исправления одиночных и обнаружения двойных ошибок в слове (при первоначальной реализации системы были только разряды четности).

Наличие 16 независимых банков позволило организовать 16-кратное чередование адресов, время цикла одного банка рав­но четырем циклам системы, т. е. составляет 50 нсек [1139].

Система осуществляет векторную и скалярную обработку 64-разрядных слов и выполняет операции с плавающей и фикси­рованной запятой при помощи 12 функциональных устройств, организованных в виде четырех групп устройств: для адресных операций, скалярных операций, операций с плавающей запятой и векторных операций (см. рис. 5.14). Каждое функциональное устройство представляет собой магистраль, сегменты которой выполняют свою функцию за один цикл (т. е. за 12,5 нсек). Ко­личество циклов, затрачиваемых сегментами устройств, указано в скобках после наименования устройств на рисунке 5.14. Каждое функциональное устройство может выдавать результаты на каждом цикле работы. Все функциональные устройства могут работать одновременно, т. е. в дополнение к магистральной об­работке в каждом устройстве осуществляется также обработка информации этими устройствами в параллель друг другу. В си­стеме нет устройства деления. Деление с плавающей запятой выполняется в CRAY 1 при помощи устройства вычисления об­ратной величины и основано на алгоритме приближения, ранее использовавшемся в IBM 360/91 [1139].

Основной набор регистров с программным доступом состоит из: 1) 8 24-разрядных адресных А-регистров; 2) 64 24-разрядных промежуточных адресных В-регистров; 3) .8 64-разрядных ска­лярных S-регистров; 4) 64 64-разрядных промежуточных скаляр­ных Т-регистров; 5) 8 64-элементных векторных V-регистров, причем каждый элемент вектора есть 64-разрядное слово (см. рис. 5.14). Эта регистровая высокоскоростная память (6 нсек) имеет суммарную емкость в 4888 байт.

Похожие материалы

Информация о работе