Система CRAY 1. Операционная система COS (Cray Operating System), страница 2

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.