Матричная система

Состоит из множества процессорных элементов (ПЭ), организованных таким образом, что они исполняют векторные, команды, задаваемые общим для всех устройством управления, причем каждый ПЭ работает с отдельным элементом вектора. ПЭ соединены через коммутационное устройство с многомодульной памятью. Исполнение векторной команды включает чтение из памяти элементов векторов, распределение их по процессорам, выполнение заданной операции и засылку результатов обратно в память.

Первая попытка реализации этой архитектуры - Проект ILLIAC IV (1972г)

Целью проекта ILLIAC IV было создание матричной системы производительностью порядка одного миллиарда операций в сек. Для этого по проекту система должна была содержать 4 квадрантам по 64 процессорных элемента (ПЭ), работающих под общим управлением.

В каждом квадранте предусматривалось собственное устройство управления, с помощью которых предполагалось оперативное объединение в 2 квадранта по 128 ПЭ или в один из 256 ПЭ. Из-за сложностей изготовления была создана система из одного квадранта в 64 ПЭ

В системе ILLIAC IV можно выделить центральную часть и подсистему ввода -вывода.

Подсистема ввода-вывода. включает в свой состав управляющую ЭВМ В 6500 (Burroughs), устройство управления вводом-выводом, коммутатор в/в и внешнюю память.

УУ представляет собой простую ЭВМ не высокой производительности, которая может выполнять скалярные операции параллельно с векторными операциями, реализуемыми на матрице ПЭ по командам от УУ.

УУ посылает команды в независимые ПЭ и передает адреса в их индивидуальные устройства оперативной памяти (ОП). При этом все арифметико-логические устройства (АЛУ) каждого ПЭ одновременно и синхронно выполняют одну операцию над соответствующими компонентами векторов.

Каждый ПЭ имеет достаточно сложный АЛУ с полным набором арифметических и логических схем и собственную оперативную память ОП.

Процессорные элементы, как и их АУ и ОП имеют номера от 0 до 63, причем i - е АЛУ имеет доступ только к i - тому устройству ОП данного i-го ПЭ и не может изменить содержимое ОП других ПЭ.

Однако, информация из одного ПЭ к другому может быть передана через сеть пересылок данных при помощи специальных команд обмена.

При этом нумерация ПЭ рассматривается как циклическая с переходом от 63 к 0 слева направо и от 0 к 63 справа налево.

Команды распределяются по различным устройствам ОП ПЭ путем пересылки их из УУ и по мере необходимости ( в процессе счета) вызываются для выполнения текущей программы в УУ.

Предусмотрена возможность пересылки операнда из УУ в ПЭ, при этом передача может осуществятся одновременно ко всем ПЭ.

Таким образом каждый ПЭ обрабатывает один поток данных 64 разрядного формата или одновременно более одного потока данных меньших форматов в синхронном режиме.

Результаты эксплуатации ILLIAC IV вызвали противоречивые мнения.

С одной стороны, использование этой суперЭВМ позволило решить ряд сложнейших задач аэродинамики, с которыми не в состоянии были справиться другие ЭВМ.

С другой стороны, ILLIAC IV не был доведен до полной конфигурации в 256 ПЭ не столько из-за технических трудностей, сколько из-за проблем в программировании обмена данными между ПЭ.

Все попытки решить эту задачу с помощью системных программных средств не удались, и в результате каждая задача требовала ручного программирования передач данных, что вызывало отрицательную реакцию пользователей.

Этот недостаток присущ не только системе ILLIAC IV, но и вообще всем матричным суперЭВМ (матричным по структуре технических средств).