Векторно-конвеєрні комп'ютери

Перший векторно-конвеєрний комп'ютер Cray-1 з'явився в 1976 році. Архітектура його виявилася настільки вдалою, що він поклав початок цілому сімейству комп'ютерів. Назву цього сімейства комп'ютерів дали два принципи, закладені в архітектурі процесорів:

· конвеєрна організація обробки потоку команд;

· запровадження в систему команд набору векторних операцій, які дозволяють оперувати з цілими масивами даних.

Мал.1.13. Перший векторно-конвеєрний комп'ютер Cray-1

Довжина одночасно оброблюваних векторів в сучасних векторних комп'ютерах складає, як правило, 128 або 256 елементів. Очевидно, що векторні процесори повинні мати набагато більш складну структуру і, по суті справи, містити безліч арифметичних пристроїв. Основне призначення векторних операцій полягає в розпаралелюванні виконання операторів циклу, в яких в основному і зосереджена велика частина обчислювальної роботи. Для цього цикли піддаються процедурі векторізації з тим, щоб вони могли реалізовуватися з використанням векторних команд. Як правило, це виконується автоматично компіляторами при виготовленні ними виконуваного коду програми. Тому векторно-конвеєрні комп'ютери не вимагали якоїсь спеціальної технології програмування, що і стало вирішальним фактором у їхньому успіху на комп'ютерному ринку. Тим не менш, вимагали дотримання деяких правил при написанні циклів з тим, щоб компілятор міг їх ефективно розпаралелювати.

Історично це були перші комп'ютери, до яких повною мірою було застосовне поняття суперкомп'ютер. Як правило, кілька векторно-конвеєрних процесорів (2-16) працюють в режимі із загальною пам'яттю (SMP), утворюючи обчислювальний вузол, а кілька таких вузлів об'єднуються за допомогою комутаторів, утворюючи або NUMA, або MPP систему. Типовими представниками такої архітектури є комп'ютери CRAY J90 / T90, CRAY SV1, NEC SX-4 / SX-5. Рівень розвитку мікроелектронних технологій не дозволяє в даний час виробляти однокристальні векторні процесори, тому ці системи досить громіздкі і надзвичайно дорогі. У зв'язку з цим, починаючи з середини 90-х років, коли з'явилися досить потужні суперскалярні мікропроцесори, інтерес до цього напрямку був значною мірою ослаблений. Суперкомп'ютери з векторно-конвеєрною архітектурою стали програвати системам з масовим паралелізмом. Однак у березні 2002 р корпорація NEC представила систему EarthSimulator з 5120 векторно-конвеєрних процесорів, яка в 5 разів перевищила продуктивність попереднього власника рекорду - MPP системи ASCI White з 8192 суперскалярних мікропроцесорів. Це, звичайно ж, змусило багатьох по-новому поглянути на перспективи векторно-конвеєрних систем.