3.5.3Мультипроцессорный вычислительный комплекс с раздельной памятью

Такого рода ВК строятся на основе элементарных машин (ЭМ), объединяемых в ВК посредством коммуникационной сети (КС). Каждая ЭМ состоит из ЦП и ОП, т.к. каждый процессор имеет свою собственную память, отсюда название – ВК с разделенной ОП. Поскольку ВК состоит из достаточно автономных ЭМ, эту структуру можно считать и многомашинным ВК.

Обмен информацией между ЭМ ВК осуществляется в виде сообщений, пересылаемых по КС от ЭМ – источника к ЭМ – приемнику. Синхронизация вычислительных процессов в ЭМ ВК осуществляется также посредством посылки сообщений между ними.

ЭМ в настоящее время реализуются на базе т.н. транспьютеров. Транспьютер (ТП) – это специальный микропроцессор, снабженный средствами связи с другими ЭМ: TRANSmission + comPUTER. Разработан фирмой Inmos (Англия) в 1979 г. На рисунке 3.17 приведена структура ТП типа Т800 (1989 г.)

Здесь: ЦП – 32-разрядный процессор, ОЗУ емкостью 4 КВ, АЛУ – с плавающей запятой, разрядность – 64 бита, ИВП – интерфейс внешней (дополнительной, общей) памяти, пропускная способность 40 МВ/с, КС – четыре последовательных дуплексных канала связи с пропускной способностью 10 МВ/с каждый, Т – таймеры, УК – блок управления каналами КС, ОШ – внутренний интерфейс с пропускной способнос тью 40 МВ/с.

Рисунок 3.17

Отличительные особенности Т800: наличие четырех КС, работающих в дуплексном режиме; RISC – команды, каждая из которых длиной 8 бит, старшие 4 бита – код операции, младшие – непосредственный операнд; стековые операции. Производительность Т800: 15 MIPS и 3.3 MFLOPS.

Транспьютер как ЭМ принято изображать в виде, представленном на рисунке 3.18.

Д ля построения МП ВК кроме ТП необходимы и другие элементы: адаптеры последовательного канала, коммутаторы, сигнальные процессоры, контроллеры ПУ (например, НМД) и другие микросхемы.

Идея, которая положена в основу построения ТП – язык Оккам (ОССАМ). Постулат (”бритва”) Оккама (философ, который жил в средние века) выглядит следующим образом: понятия и утверждения не должны усложняться без необходимости. Язык Оккам позволяет описывать систему как ряд параллельных процессов, взаимодействие между которыми осуществляется путем передачи сообщений (по каналам связи).

На базе ЭМ (типа ТП) можно строить ВК различной конфигурации (топологии): кольцевую (рисунок 3.19,а), в виде двумерной решетки (матричную – рисунок 3.19,б), в виде дерева (рисунок 3.19,в), в виде гиперкуба (рисунок 3.19,г).

Р исунок 3.19

Одна структура от другой отличается коммутационным диаметром – расстоянием между наиболее удаленными ЭМ в структуре ВК, ко

торым в случае необходимости должно проходить сообщение от одной ЭМ к другой ЭМ (через промежуточные узлы как ретрансляторы сообщения).

В структуре типа «кольцо» коммуникационный диаметр КД = N/2, в двумерной решетке КД=2(N-1),т. е. меньше, чем в кольце. Пример транспьютерного ВК – система CS фирмы Мейко (рисунок 3.20).

Особенности системы CS: ведущий модуль построен на одном ТП и имеет ОП емкостью 3 МВ; модули обработки МО построены на базе четырех ТП и имеют ОП емкостью 8 МВ. Производительность одного МО – 80 MFLOPS, N – от 1 и выше; М - супервизорная магистраль.

Рисунок 3.20

О бласти применения МПВК – обработка изображений, распознавание образов, моделирование систем, искусственный интеллект.