Гудиер МПП
 МПП | |
| Производитель | Гудиер Аэроспейс |
|---|---|
| Представлено | 1983 |
| Снято с производства | 1991 |
| Тип | Суперкомпьютер |
| Процессор | 16 384 обрабатывающих элемента (ПЭ) |
| Память | Промежуточная память 32 МБ |
Процессор с массовым параллелизмом Goodyear ( MPP ) был с массово-параллельной обработкой, Суперкомпьютер созданный Goodyear Aerospace для НАСА Центра космических полетов имени Годдарда . Он был разработан для обеспечения огромной вычислительной мощности при меньших затратах, чем другие существующие суперкомпьютерные архитектуры, за счет использования тысяч простых процессорных элементов , а не одного или нескольких очень сложных процессоров . Разработка MPP началась примерно в 1979 году; он был доставлен в мае 1983 года и использовался с 1985 по 1991 год.
Он был основан на более раннем STARAN процессоре массива компании Goodyear, компьютере с 1-битным процессорным элементом (PE) 4x256. MPP представлял собой двумерный массив PE шириной 1 бит размером 128x128. На самом деле PE 132x128 были настроены с добавленной конфигурацией 4x128 для обеспечения отказоустойчивости, чтобы заменить до 4 строк (или столбцов) процессоров при наличии проблем. PE работали по принципу «одна инструкция и несколько данных » (SIMD) — каждый PE выполнял одну и ту же операцию одновременно с разными элементами данных под контролем микропрограммного блока управления.
После того, как MPP был выведен из эксплуатации в 1991 году, он был передан в дар Смитсоновскому институту и сейчас находится в коллекции авиации и космонавтики Национального музея Центра Стивена Ф. Удвар-Хейзи . На смену ему в Годдарде пришли компьютеры с массовым параллелизмом MasPar MP-1 и Cray T3D .
Приложения
[ редактировать ]MPP изначально был разработан для высокоскоростного анализа спутниковых изображений. В ходе первых испытаний он смог извлечь и разделить различные участки землепользования на изображениях Landsat за 18 секунд по сравнению с 7 часами на DEC VAX-11/780 . [1]
После того, как система была введена в эксплуатацию, Управление космических наук и приложений НАСА запросило у ученых со всей страны предложения по тестированию и реализации широкого спектра вычислительных алгоритмов на MPP. Было принято 40 проектов для формирования «Рабочой группы MPP»; результаты большинства из них были представлены на Первом симпозиуме по перспективам массово-параллельных вычислений в 1986 году.
Некоторые примеры приложений, созданных на основе MPP:
- Обработка сигналов радиолокационных данных с синтезированной апертурой
- Создание топографических карт путем стереоанализа спутниковых изображений.
- Математическое моделирование циркуляции океана
- с трассировкой лучей Компьютерная графика
- Нейронные сети
- Решение больших систем линейных уравнений
- Моделирование космическими лучами переноса заряженных частиц
- высокого разрешения Множество Мандельброта
Архитектура системы
[ редактировать ]Общее аппаратное обеспечение MPP состояло из блока массива, блока управления массивом, промежуточной памяти и хост-процессора.
Блок массива был сердцем MPP и представлял собой массив размером 128x128, состоящий из 16 384 процессорных элементов. Каждый PE был связан со своими четырьмя ближайшими соседями — севером, югом, востоком и западом. Массив может быть сконфигурирован как плоскость, цилиндр, шлейф или тор. PE были реализованы на специальном кремний-на-сапфире чипе LSI , который содержал восемь PE в виде подмассива 2x4. Каждый из PE имел арифметические и логические блоки, 35 сдвиговых регистров и 1024 бита оперативной памяти , реализованные с помощью готовых микросхем памяти. Процессоры работали побитно и могли работать с данными переменной длины. Рабочая частота решетки составляла 10 МГц. Состояния шин данных всех 16 384 PE были объединены в дерево инклюзивных или логических элементов, единственный выход которых использовался в модуле управления массивом для таких операций, как параллельный поиск максимального или минимального значения массива. Регистр в каждом PE управлял маскированием операций — маскированные операции выполнялись только на тех PE, где этот бит регистра был установлен.
Модуль управления массивом (ACU) передает команды и адреса памяти всем PE в модуле массива и получает биты состояния от модуля массива.Он выполнял бухгалтерские операции, такие как управление циклом и вызов подпрограмм. Код прикладной программы хранился в памяти ACU; ACU выполнял скалярные части программы, а затем ставил в очередь параллельные инструкции для массива. Он также контролировал перемещение данных между PE, а также между блоком массива и промежуточной памятью.
Промежуточная память представляла собой блок памяти объемом 32 МБ для буферизации блока массива.данные. Это было полезно, поскольку сами PE имели в общей сложности только 2 МБ памяти (1024 бита на PE) и потому что это обеспечивало более высокую скорость передачи данных , чем соединение с хост-процессором (80 мегабайт в секунду против 5 мегабайт в секунду). Промежуточная память также обеспечивала функции манипулирования данными, такие как «поворот углов» (перестановка байтовых или словесных данных из массива) и доступ к многомерному массиву.Данные перемещались между промежуточной памятью и массивом по 128 параллельным линиям.
Хост-процессор представлял собой интерфейсный компьютер, который загружал программы и данные в MPP, а также предоставлял инструменты разработки программного обеспечения и сетевой доступ к MPP. Исходным хост-процессором был PDP-11 , который вскоре был заменен VAX-11/780, подключенным к MPP по каналу DR-780. VAX работал под управлением операционной системы VMS и был запрограммирован на MPP Pascal.
Скорость операций
[ редактировать ]Необработанная скорость вычислений для основных арифметических операций на MPP была следующей:
| Операция | Миллионы операций в секунду |
|---|---|
| Добавление массивов | |
| 8-битные целые числа (9-битная сумма) | 6553 |
| 12-битные целые числа (13-битная сумма) | 4428 |
| 32-битные числа с плавающей запятой | 430 |
| Умножение массивов | |
| 8-битные целые числа (16-битное произведение) | 1861 |
| 12-битные целые числа (24-битное произведение) | 910 |
| 32-битные числа с плавающей запятой | 216 |
| Умножение массива на скаляр | |
| 8-битные целые числа (16-битное произведение) | 2340 |
| 12-битные целые числа (24-битное произведение) | 1260 |
| 32-битные числа с плавающей запятой | 373 |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Фишер, Джеймс Р.; Аэрокосмическая корпорация Goodyear (1987). «Приложение Б. Техническое резюме» . Границы массовых параллельных научных вычислений . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научной и технической информации. стр. 289–294 . Проверено 11 июня 2012 г.
- Батчер, Кентукки (1 сентября 1980 г.). «Проектирование массово-параллельного процессора». Транзакции IEEE на компьютерах . С-29 (9): 836–840. дои : 10.1109/TC.1980.1675684 . S2CID 13351618 .
- Бэтчер, Кен (1998). «Ретроспектива: Архитектура массово-параллельного процессора» . 25 лет международным симпозиумам по компьютерной архитектуре (Избранные статьи) . Продолжается ISCA '98 25 лет Международным симпозиумам по компьютерной архитектуре. стр. 15–16 . дои : 10.1145/285930.285937 . ISBN 978-1581130584 . S2CID 1875609 .
- Дж. Л. Поттер, изд. (1986). Массивно-параллельный процессор . [Sl]: Мит Пресс. ISBN 9780262661799 .
- Нил Бойд Колетти, «Обработка изображений на MPP-подобных массивах», доктор философии. диссертация, факультет компьютерных наук, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, 1983 г.
- Эфстратиос Дж. Галлопулос; Скотт Д. Макьюэн (1983). Численные эксперименты с массово-параллельным процессором . Кафедра компьютерных наук Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 11 июня 2012 г.
- Галлопулос, EJ (июль 1985 г.). «Массивно-параллельный процессор для решения задач гидродинамики». Компьютерная физика. Коммуникации . 37 (1–3): 311–315. Бибкод : 1985CoPhC..37..311G . дои : 10.1016/0010-4655(85)90167-5 .
- Э. Галлопулос, Д. Копецкий, С. Макьюэн, Д. Л. Слотник и А. Спрай, «Разработка и моделирование программы MPP». В «Массивно-параллельном процессоре», изд. Дж. Л. Поттера, стр. 276–290, MIT Press, 1985.
- Том Хенкель. «MPP обрабатывает спутниковые данные; суперкомпьютер заявляет о самой высокой в мире скорости ввода-вывода», Computerworld , 13 февраля 1984 г., стр. 99.
- Эрик Дж. Лернер. «Многие процессоры облегчают работу», Aerospace America , февраль 1986 г., стр. 50.
- ^ «Массивно-параллельный процессор обеспечивает высокую скорость». Неделя авиации и космических технологий . 28 мая 1984 г. п. 157.
- Тодд Кушнер, Анджела Ву, Азриэль Розенфельд, «Обработка изображений на MPP», Распознавание образов - PR, том. 15, нет. 3, стр. 121–130, 1982 г.