Функциональные устройства для получения операндов и отсылки результатов используют только A-, S- и V-регистры. Наличие емкой и быстрой регистровой памяти является принципиальным фактором структуры системы. Нельзя организовать цепочки функциональных устройств, если векторные регистры не готовы к временному хранению промежуточных или итоговых результатов. В- и Т-регистры существенно повышают скорость скалярной обработки. Скорость передачи для В-, Т- и V-регистров равна одному слову за цикл, а для А- и S-регистров — одному слову за два цикла. Если не использовать В-, Т- и V-регистры как память для кратковременного хранения данных, то пропускная способность системы в 80 млн. слов в секунду будет существенно ограничивать производительность.
Команды системы могут иметь одну или две 16-разрядных части. Секция функциональных устройств обрабатывает команды с максимальной скоростью в одну часть за цикл. Арифметические, логические и некоторые другие команды имеют формат в виде одной части, при этом код команды занимает 7 разрядов, адрес регистра для результата — 3 разряда и адреса регистров для двух операндов — по 3 разряда, причем последние могут объединяться в 6-разрядную комбинацию для адресации В- или Т-регистров. Эти же шесть разрядов в совокупности, с 16 разрядами второй части используются для адресации основной памяти, как непосредственный операнд и в командах ветвления, когда требуется формат команды в виде двух частей. Система команд содержит 128 основных команд. В целях ускорения выполнения команд предусмотрена их буферизация при помощи четырех буферов команд емкостью в 64 16-разрядных частей команды в каждом. Скорость передачи для буферов команд равна четырем словам за цикл, т. е. до 16 команд за цикл.
Кроме рассмотренных пяти групп основных регистров, в системе имеется программно управляемый регистр, устанавливающий необходимую для обработки длину вектора, 64-разрядный регистр маскирования векторов, разряды которого соответствуют элементам векторных регистров, 64-разрядный регистр часов реального времени и другие регистры. В системе осуществляется управление приоритетными прерываниями.
Арифметические операции с фиксированной запятой выполняются над 24- или 64-разрядными форматами. Для выполнения арифметических операций с плавающей запятой под мантиссу отводится 49 разрядов, а под порядок — 15 разрядов, что обеспечивает очень большой диапазон представления чисел от 10-2500 до 10+2500.
Ввод-вывод осуществляется через 24 канала, организованных в виде 4 групп по б каналов в каждой, причем в группу входят либо каналы ввода, либо каналы вывода. Каждая группа каналов обслуживается памятью с периодом в 4 цикла, приоритетность каналов устанавливается внутри группы. Обмен осуществляется 16-разрядными форматами данных, причем предусматриваются контрольные разряды. Максимальная скорость передачи для канала равна одному 64-разрядному слову в каждые 100 нсек. Максимальный поток информации имеет скорость передачи 500 тыс. 64-разрядных слов в секунду. Для эффективной связи CRAY 1 с внешним миром (для дистанционной • пакетной обработки) применяется периферийная машина.
Операционная система COS (Cray Operating System) рассчитана на пакетную обработку до 63 задач в мультипрограммном режиме. Оптимизирующий транслятор CFT (Cray Fortran Compiler), с языка ANSI 66 FORTRAN IV учитывает некоторые особенности параллельной векторной обработки в системе CRAY1, в дальнейшем возможности распараллеливания программ транс
лятором будут расширены. В программное обеспечение входят также макроассемблер CAL (Cray Assembler Language), библиотека стандартных программ, загрузчик и другие средства [1139J.
Таким образом, структура системы CRAY 1 сочетает в себе как черты командно-магистральной структуры, поскольку имеет (как и CDC6600 и CDC7600) набор функциональных устройств, так в черты арифметико-магистральной структуры, поскольку имеет в качестве функциональных устройств устройства арифметико-магистральной обработки, в том числе векторной обработки, как это имеет место в устройствах обработки STAR 100 и ASC.
Однако, в отличие от последних систем, в CRAY 1 могут образовываться разнообразные Цепочки магистралей.
Фирма Cray Research разрабатывает новую более мощную систему CRAY 2 с предполагаемой производительностью в 200 млн. операций в секунду; первая поставка системы планируется на 1980 г. [112, 314].
Представляет интерес сравнение характеристик трех наиболее мощных магистральных систем STAR 100, ASC и CRAY 1. Соответствующие данные приведены в таблице 5.1 [112, 1223]. Из таблицы видно, что память STAR 100 медленнее, чем у двух других систем. Этот недостаток в определенной степени компенсируется тем, что обмен осуществляется широкоформатными суперсловами. Это, в свою очередь, требует особого внимания к упорядочению данных в памяти. Вместе с тем в STAR 100 существенно более развита регистровая память по сравнению с ASC. Система CRAY 1 практически по всем показателям существенно превосходит системы STAR 100 и ASC.
Библиографическая справка. Подробное описание системы CRAY 1 содержится в [1139]. Эта система описана также в [112, 113, 162, 218, 283, 433, 872, 1018, 1112, 1156, 1168, 1223].
Некоторые вопросы оценки системы и программирования для нее рассмотрены в [509, 737, 767, 8761.
Кроме тех магистральных систем, которые рассмотрены в настоящей главе, в литературе содержатся сведения о ряде других такого рода системах—см., например, [963, 1113, 11321.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.