Процесорска поља

Организација процесорских пољаСтруктура процесног елементаТехнике маскирања процесних елеменатаКомуникација међу процесним елементимаСпрежне мреже

Организација процесорских поља

Управљачка јединица

Меморија

PE0

PEM0

PE1

PEM1

PEN-1

PEMN-1

…

Спрежна мрежа

Магистрала података

Управљачка магистрала

Подаци и инструкције

У/И

Управљање

Организација процесорских поља

Произвољни SIMD рачунар C (процесорско поље) формално се може окарактерисати следећим скупом параметара:

C = N, F, I, Mгде је

N - број процесних елемента у системуF - скуп функција за усмеравање података

које пружа спрежна мрежаI - скуп машинских инструкција за скаларне

и векторске операције, операција усмеравања и манипулација спрежном мрежом

M - скуп шема маскирања

Структура процесног елемента

PEMi

ALU

Ai Bi Ci

Di Ii Ri

Si

PEi

Ка управљачкој јединици

...

Ка другим процесним елементима преко спрежне мреже

Структура процесног елемента

Ai, Bi, Ci – радни регистри.

Si – статусни регистар (0 за неактиван, 1 за активан.

Ii – индексни регистар (локални).

Di – адресни регистар (адреса неког од PE).

Ri – регистар за усмеравање (У/И порт, негде постоје посебни за улаз и излаз).

Технике маскирања процесних елемената У управљачкој јединици постоји глобални

индексни регистар I и регистар маске M. Регистар маске има N битова при чему i-ти

означавамо са Mi.

Колекција маркера Si чини регистар стања S за све PE.

Садржаји регистара M и S могу да се замене под контролом управљачке јединице када се поставља маска.

Комуникација међу процесним елементима Када се пројектује спрежна мрежа морају

се донети следеће одлуке: Режим рада

Синхрони (код свих SIMD машина). Асинхрони. Комбиновани.

Стратегија управљања Дистрибуирана. Централизована (код већине SIMD машина).

Комуникација међу процесним елементима

Метод пребацивања Пребацивање колима (код већине SIMD

машина). Пребацивање пакетима.

Топлогија мреже Статичка. Динамичка.

Спрежне мреже

Топлошка структура SIMD процесора углавном је одређена спрежном мрежом између процесних елемената.

Формално се таква мрежа може описати скупом спрежних функција.

Ако адресе процесних елемената чине скуп

S = {0, 1, 2, …, N – 1}

свака спрежна функција је бијекција скупа S на S.

Спрежне мреже

Када се извршава спрежна функција преко спрежне мреже онда PEi копира садржај свог Ri регистра у Rf(i) регистар процесног елемента PEf(i).

Овај пренос се обавља симултано за све активне елементе.

Неактиван елемент може да прими податке али не може да их шаље.

Ако два процесна елемента нису директно повезана онда пренос података мора да иде преко других процесних елемената.

Спрежне мреже

Спрежне мреже могу се поделити у две категорије: Статичке. Динамичке.

Топологије статичких мрежа могу се класификовати према њиховом димензио-ном уређењу.

Пример једнодимензионе топологије је линеарни низ или листа.

Спрежне мреже

Примери дводимензионалних топологија су: Прстен Звезда Стабло Мрежа Систоличко поље

Спрежне мреже

Примери тродимензионалних топологија су: Потпуно повезани прстен Тетивни прстен Коцка Хиперкоцка

Спрежне мреже

Динамичке спрежне мреже могу бити Једностепене. Вишестепене.

Једностепена мрежа је прекидачка мрежа са N улазних селектора (IS) и N излазних селектора (OS).

Сваки IS је у суштини представља 1-у-D демултиплексер док сваки OS један М-у-1 мултиплексер, где је 1 D N и 1 M N.

Спрежне мреже

IS0

IS1

ISN-1

0

1

N-1

...

......

OS0

OS1

OSN-1

...

...

...

0

1

N-1

...

...

...

...

Спрежне мреже

Прекидачка мрежа типа crossbar представља једностепену мрежу код које је D = M = N.

Једностепене мреже се такође називају и рецилкулирајућим, јер подаци могу да круже преко неколико степени пре него стигну до коначног одредишта.

Колико ће таквих кружења бити, зависи од повезаности мреже.

Спрежне мреже

Вишестепене мреже садрже више степени међусобно повезаних прекидача.

Ове мреже карактеришу се на основу три особине: Прекидачка кутија. Топологија мреже. Управљачка структура.

Вишестепене мреже садрже више прекидачких кутија које представљају прекидачки уређај који може да буде у једном од четири стања.

Спрежне мреже

Прекидачкакутија

ао

а1

bо

b1

ао

а1

bо

b1

право

ао

а1

bо

b1

емисија на горе

ао

а1

bо

b1

емисија на доле

ао

а1

bо

b1

измена