第六章 向量处理机

2.可扩展性随处理机数目的增加而提高

  可扩展性的最简单的定义是在确定的应用背景下,向量处理机系统性能要随处理机数目的增加而线性地提高。可扩展性的三个目标是:
  *规模可扩展性 一台规模可扩展的计算机应设计成其资源部件个数从小到大可扩展,这里所说的部件包括处理单元、存储器等。我们不能单为了达到规模可扩展而不考虑价格、效率。客观地说,没有一种计算机是真正可以线性关系扩展的。
  *换代可扩展性 由于微处理机每用三年就要过时,所以换代可扩展性和规模扩展性一样重要。不仅象制造处理机与存储器芯片的CMOS电路和组装技术等硬件技术应该是可扩展的,而且那些要求与新硬件系统兼容和可移值的软件/算法也应该是可扩展的。
  *问题可扩展性 问题规模是指数据集规模。一台问题可扩展的计算机应在问题规模增大时仍能很好地运行,而且问题规模扩展到相当大时计算机仍能高效地运行。

3.增加存储器系统的容量和性能

  过去和当前向量处理计算机的主存储器和扩充存储器容量大小如图6.12所示。大规模存储器系统必须为标量处理提供低时延、为向量处理提供高频宽、为解决大型复杂问题提供大容量和高吞吐率的性能。
  为了实现以上目标,存储器必须采用高效的层次结构。典型的层次结构由数据文件或磁盘、动态RAM的扩充存储器、静态RAM的快速共享存储器以及用RAM阵列实现的高速缓存/局部存储器组成。
  在未来的10年中,主存储器容量可望达到32G字节,并且可以扩充到4倍之大。它将与向量处理计算机系统结构的增长相匹配。

4.提供高性能的I/O和易访问的网络

  由于向量处理机每换一代它的速度至少要增加3-5倍,因此能够处理的问题规模也相应地增加了,对I/O频宽的要求也要提高。图6.11c表示当前和过去向量处理计算机系统所支持的I/O频宽。
  I/O是指大型机和外围设备或网络之间的数据传输。老一代向量处理计算机的I/O频宽总不能很好地与计算性能相匹配。Cray公司采用两种不同方法实现I/O处理机的系统结构。采用第一种方法的例子是Cray Y-MP I/O子系统,它的I/O处理机非常灵活,而且可以执行相当复杂的处理工作。Cray 2采用第二种方法,用一台简单的前端处理机控制通道,完成由大型机操作系统执行的I/O管理。
  在未来5至10年中,与高速磁盘阵列网络连接的向量处理计算机要求I/O传输率能高于50G字节/秒。向量处理计算机对高速连网能力的支持将变成I/O系统结构的主要组成部分。