8.1并行处理机结构和实例

　　下面讨论并行处理机的模型、基本结构和具体实例。

8.1.1并行处理计算机模型

　　在第一章我们给出过单指令流多数据流SIMD计算机的抽象模型。它在同一个控制部件管理下，有多个处理单元。所有处理单元均收到从控制部件广播来的同一条指令，但操作对象是不同的数据。下面我们介绍SIMD计算机的操作模型。
　　H.J.Siegel提出了SIMD计算机的操作模型，如图8.1所示。

　　SIMD计算机的操作模型可用五元组表示：
　　　
　　式中：
　　(1) N为机器的处理单元(PE)数。例如，IlliacIV有64个PE。而连接机(Connection Machine)CM-2采用65536个PE。
　　(2) C为由控制部件(CU)直接执行的指令集，包括标量和程序流控制指令。
　　(3) I为由CU广播至所有PE进行并行执行的指令集，它包括算术运算、逻辑运算、数据寻径、屏蔽以及其它由每个活动的PE对它的数据所执行的局部操作。
　　(4) M为屏蔽方案集，其中每种屏蔽将PE集划分为允许操作和禁止操作两种子集。
　　(5) R是数据寻径功能集，说明互连网络中PE间通信所需要的各种设置模式。
我们可以用上述五元组描述一台具体的SIMD机器，如MasPar MP-1计算机的操作特性如下：
　　(1) MP-1是一种SIMD机器，其PE数N＝1024至16384。PE数目与机器配置有关。
　　(2) CU执行标量指令，将译码后的向量指令广播到PE阵列，并控制PE间的通信。
　　(3) 每个PE都是基于寄存器的加载/存储RISC处理机，能执行不同数据量的整数运算和标准浮点运算。PE从CU接受指令。
　　(4) 屏蔽方案设在每个PE中，并由CU连续监控，它能在运行时动态地使每个PE处于置位或复位状态。
　　(5) MP-1有一个X-Net网格网络和一个全局多级交叉开关寻径器，以实现CU-PE之间、X-Net的8个近邻之间和全局寻径器的通信。