Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Расширенный научный Компьютер ( ASC ) является суперкомпьютер разработаны и изготовлены Texas Instruments (TI) в период между 1966 и 1973 [1] ИСС в центральный процессор (ЦП) поддерживает обработку вектора , методика производительности повышающий , который был ключ к его высокой -представление. ASC вместе с суперкомпьютером Control Data Corporation STAR-100 (который был представлен в том же году) были первыми компьютерами с функцией векторной обработки. Однако потенциал этой техники не был полностью реализован ни ASC, ни STAR-100 из-за недостаточного понимания техники; это было Суперкомпьютер Cray Research Cray-1 , анонсированный в 1975 году, полностью реализует и популяризирует векторную обработку. Более успешная реализация векторной обработки в Cray-1 разграничит ASC (и STAR-100) как векторные процессоры первого поколения, а Cray-1 - во втором.

История [ править ]

TI начинала как подразделение Geophysical Service Incorporated (GSI), компании, которая выполняла сейсмические исследования для нефтяных компаний. GSI теперь была дочерней компанией TI, и TI хотела применить новейшие компьютерные технологии для обработки и анализа наборов сейсмических данных. Проект ASC начался как Advanced Seismic Computer . По мере развития проекта TI решила расширить его масштабы. «Сейсмический» был заменен на «Научный» в названии, что позволило проекту сохранить обозначение ASC.

Первоначально программное обеспечение, включая операционную систему и компилятор FORTRAN, создавалось по контракту Computer Usage Company под руководством Джорджа Р. Тримбла-младшего [2] [3], но позже было передано самой TI. Южный методистский университет в Далласе разработал компилятор АЛГОЛА для ASC.

Архитектура [ править ]

ASC был основан на единой высокоскоростной разделяемой памяти, к которой обращались ЦП и восемь контроллеров каналов ввода / вывода , в организации, аналогичной новаторской CDC 6600 Сеймура Крея . Доступ к памяти осуществлялся исключительно под управлением блока управления памятью (MCU). MCU представлял собой двустороннюю параллельную сеть с 256 битами на канал, которая могла поддерживать до восьми независимых процессоров, с девятым каналом для доступа к «основной памяти» (называемой «расширенной памятью»). MCU также выступал в качестве контроллера кеша , обеспечивая высокоскоростной доступ к полупроводнику.-основная память для восьми процессорных портов и обработка всех коммуникаций с 24-битным адресным пространством в основной памяти. MCU был разработан для работы в асинхронном режиме, что позволяет ему работать с различными скоростями и масштабированием по ряду точек производительности. Например, основная память могла быть построена из более медленной, но менее дорогой основной памяти , хотя на практике это не использовалось. При максимальной скорости он мог поддерживать скорость передачи 80 миллионов 32-битных слов в секунду на порт, при общей скорости передачи 640 миллионов слов в секунду. Это было далеко за пределами возможностей даже самых быстрых воспоминаний той эпохи.

Процессор имел 60 нса тактового цикл ( с тактовой частотой 16,67 МГц) и его логика была построена из 20- затвора эмиттерной связи логических интегральных схем , первоначально разработанных TI для ILLIAC IV суперкомпьютера. ЦП имел чрезвычайно продвинутую архитектуру и организацию для своей эпохи, поддерживая микрокодирование.арифметические и математические инструкции, работающие со скалярами, векторами или матрицами. Средства векторной обработки имели архитектуру «память-память»; где векторные операнды считывались из памяти, а результирующий вектор записывался в память. ЦП может иметь одну, две или четыре векторных дорожки, что позволяет ЦП выдавать от одного до четырех векторных результатов за каждый цикл, в зависимости от количества установленных векторных полос. Векторные дорожки также использовались для скалярных инструкций, и каждая дорожка могла содержать до 12 скалярных инструкций в полете одновременно. ЦП с четырьмя полосами позволял выполнять до 36 инструкций в целом по всему ЦП.

У процессора было сорок восемь 32-битных регистров, огромное количество для того времени. 16 регистров использовались для адресации, 16 - для скалярных операций, 8 - для смещения индекса и 8 - для определения различных параметров векторных инструкций. Данные перемещались между регистрами и памятью с помощью инструкций загрузки / сохранения, которые могли передавать от 4 до 64 бит (два регистра) за раз.

Большинство векторных процессоров имели тенденцию к ограничению пропускной способности памяти, то есть они могли обрабатывать данные быстрее, чем получать их из памяти. Это остается серьезной проблемой и для современных конструкций SIMD, поэтому значительные усилия были приложены к увеличению пропускной способности памяти в современных компьютерных конструкциях (хотя в значительной степени безуспешно). В ASC это было несколько улучшено с помощью модуля просмотра вперед, который предсказывал предстоящие обращения к памяти и невидимо загружал их в скалярные регистры, используя интерфейс памяти в ЦП, называемый блоком буфера памяти (MBU).

«Периферийный процессор» представлял собой отдельную систему, полностью предназначенную для быстрого запуска операционной системы и программ, работающих в ней, а также для передачи данных в ЦП. PP был построен из восьми «виртуальных процессоров» (VP), которые были разработаны только для обработки инструкций и базовой целочисленной арифметики. Каждый VP имел свой собственный счетчик программ и регистры, поэтому система могла запускать восемь программ одновременно, ограничиваясь только доступом к памяти. Сохранение восьми запущенных программ позволило системе перетасовать выполнение программ на ЦП в зависимости от того, какие данные были доступны на шине памяти в то время, минимизируя «мертвое время», когда ЦП должен был ждать данных из памяти.

PP также включал набор из шестидесяти четырех 32-битных регистров связи (CR). CR хранят состояние, необходимое для связи между различными частями ASC: CPU, VP и контроллерами каналов .

В набор инструкций ASC входит инструкция побитового обратного преобразования, предназначенная для ускорения вычисления быстрых преобразований Фурье (БПФ). Ко времени производства ASC были разработаны более совершенные алгоритмы БПФ, которые не требовали этой операции. TI предложила награду первому, кто придумал правильное использование этой инструкции, но так и не была получена.

Приемная на рынке [ править ]

Когда машины ASC впервые стали доступны в начале 1970-х годов, они превосходили почти все другие машины, включая CDC STAR-100 , и при определенных условиях соответствовали одноразовому ILLIAC IV . Однако, когда Cray-1 был анонсирован в 1975 году, было установлено только семь . Cray-1 посвятил почти всю свою конструкцию устойчивому высокоскоростному доступу к памяти, [ необходимы пояснения ] [ необходима ссылка ], в том числе более миллиона 64-разрядных. битовые слова полупроводниковой памяти и время цикла в пять раз меньше, чем у ASC (12,5 нс). Хотя ASC в некотором смысле был более расширяемой конструкцией, на рынке суперкомпьютеров предпочтение отдается скорости, [требуется разъяснение ],и Cray-1 был намного быстрее. Продажи ASC закончились почти в одночасье, и хотя модернизированный ASC был спроектирован с временем цикла в пять раз меньше оригинального, Texas Instruments решила уйти с рынка.

Приложения для векторной обработки [ править ]

Прототип ASC # 1 представлял собой однотрубную систему и был доставлен в Остин, штат Техас, за пределы основного завода TI по ​​причинам, связанным с конфиденциальной информацией. Позже он был модернизирован до двух труб и переименован в ASC # 1A. Затем он был использован подразделением GSI компании TI для обработки сейсмических данных. ASC № 2 был арендован Shell Oil Company в Нидерландах и также использовался для обработки сейсмических данных. ASC # 3 был установлен в Redstone Arsenal в Хантсвилле, штат Алабама, для разработки технологии противодействия баллистическим ракетам. С Договором ОСВПозднее система была передана в Инженерный корпус армии в Виксбурге, штат Миссисипи, для анализа напряжений плотины. ASC # 4 использовался NOAA в Принстонском университете для разработки моделей прогнозирования погоды. Системы ASC № 5 и № 6 были установлены на главном заводе TI в Остине и также использовались GSI для обработки сейсмических данных. ASC № 7 отправился в Военно-морскую исследовательскую лабораторию в Вашингтоне, округ Колумбия [4], для изучения физики плазмы.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Электроника . Издательство McGraw-Hill. 1973. с. 36.
  2. ↑ Джордж Р. Тримбл младший (24 июня 2005 г.). «История CUC» . Музей истории компьютеров . Проверено 30 мая 2010 года .
  3. ↑ Джордж Р. Тримбл младший (лето 2001 г.). «Краткая история вычислительной техники. Воспоминания о жизни на грани». IEEE Annals of the History of Computing . Компьютерное общество IEEE. 23 (3): 44–59. DOI : 10.1109 / 85.948905 .
  4. ^ http://bitsavers.org/pdf/ti/asc/ASC_6.jpg
  • Питер М. Когге (1981). Архитектура конвейерных компьютеров . Тейлор и Фрэнсис . С. 159–162.

Внешние ссылки [ править ]

  • TI ASC: высокомодульная и гибкая суперкомпьютерная архитектура
  • Документация TI ASC на bitsavers.org