CALCOLATORI ELETTRONICI Lezione n. Arch_Par 3
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- Franca Di Giovanni
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1 CALCOLATORI ELETTRONICI Lezione n. Arch_Par 3 ARRAY PROCESSORS. ARCHITETTURE A PARALLELISMO MASSIVO ESEMPI In questa lezione vengono presentati alcuni esempi di architetture a parallelismo massivo. Si discutono poi le evoluzioni più moderne dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni che evolvono verso architetture a cluster. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 1 / 18
2 ARRAY PROCESSORS Strutture con più processori connessi in modo regolare (rete piana, alberi, ipercubo,...). Unità di elaborazione aggiunte ad un calcolatore ospite tradizionale. Struttura adatta alla tecnologia VLSI (elementi eguali, connessione fra vicini, velocità limitata delle operazioni). Array SIMD Array MIMD Array sistolici Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 2 / 18
3 ARRAY SIMD Unità di elaborazione semplici alle quali una struttura di controllo o un calcolatore ospite (host) invia (braodcast) le istruzioni. Modello computazionale a parallelismo nei dati. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 3 / 18
4 ARRAY SIMD Numero di nodi di elaborazione. Istruzioni eseguite direttamente dalla unità di controllo. Istruzioni eseguite dai singoli nodi. Schema di mascheratura dei nodi. Funzioni di instradamento dei dati. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 4 / 18
5 CONNECTION MACHINE 2 Architettura a parallelismo massivo (fino a PE). Interconnessione a ipercubo. PE con ALU a 1 bit. Unità aritmetiche floating point associate ogni 32 PE. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 5 / 18
6 CONNECTION MACHINE 2 Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 6 / 18
7 Architettura del nodo CONNECTION MACHINE 2 Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 7 / 18
8 CONNECTION MACHINE 2 Architettura processore Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 8 / 18
9 ARRAY SISTOLICI Unità specializzate simili a strutture pipelined anche bidimensionali. Molto adatte alla realizzazione VLSI. Prodotto Matrice-Vettore Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 9 / 18
10 ARRAY SISTOLICI Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 10 / 18
11 ARRAY SISTOLICI Altre strutture CONSIDERAZIONI Nodo elementare come dispositivo VLSI mentre sono sul mercato microprocessori ad elevatissime prestazioni a costi ragionevoli. Separazione tra architettura fisica e modello computazionale. Il punto critico è la struttura di interconnessione. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 11 / 18
12 ARRAY MIMD Disponibilità di unità di elaborazione elementare VLSI con capacità di calcolo elevate e costi ragionevoli. Supercalcolatori a parallelismo massivo basati su elaboratori VLSI. Problema aperto: la struttura di interconnessione. PRIMO ESEMPIO: CM-5 Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 12 / 18
13 CM-5 Sistema basato su workstation SUN commerciali connesse in rete Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 13 / 18
14 CM-5 Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 14 / 18
15 SISTEMI MULTIPROCESSORE Unità di elaborazione tradizionali connesse da una rete di interconnessione. Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 15 / 18
16 CONSIDERAZIONI GENERALI Il modello computazionale di Von Newman è ancora fondamentale nella realizzazione di sistemi di calcolo: Modo più efficiente per realizzare HW complesso. Nucleo di base di aggregazioni più complesse. Soluzione attuale: Sistemi a cluster Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 16 / 18
17 SISTEMI A CLUSTER Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 17 / 18
18 SISTEMI A CLUSTER: PARMA2 Current ParMa2 architecture is based on: 4 Dual Pentium II 450 based nodes (256MB ram); 2 Pentium PRO 200 nodes; 4 Pentium 100 based nodes Fast-Ethernet Networ 3COM HUB Fast-Ethernet; 2 CISCO 1428 MicroSwitch Fast Ethernet; Linux O.S Calcolatori Elettronici/Arch_par_3 18 / 18
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