Разработка микропрограммных методов синтеза структур параллельных вычислительных устройств

• Автор: Пискунов, Сергей Владиславович
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 180 c. : ил

Оглавление

Введение. . ...

Главе. I. Алгоритмы параллельных подстановок и их композиция

1.1. Алгоритмы параллельных подстановок

1.2. Параллельные графсхемы и сети Петри

1.3. Асинхронная композиция алгоритмов параллельных . . .

подстановок.

1.4. Асинхронная композиция алгоритмов параллельных подстановок с ограничениями на тип используемых конфигураций .

1.4.1.Асинхронная композиция с использованием ограниченных конфигураций.

1.4.2.Асинхронная композиция с использованием локальных конфигураций

1.4.3.Сложность канонических форм .

1.5. Построение сети автоматов, интерпретирующей параллельную микропрограмму .
Выводы к первой главе
Глава П. Структурное проектирование специализированных
вычислителей.
2.1. Общая схема проектирования спецвычислителей
2.2. Анализ алгоритма решения задачи .
2.2.1.Построение ПГСА и выбор операторов
2.2.2.Построение графа информационных связей
2.3. Составление полного микропрограммного описания. . .
вычислителя.
2.3.1.Составление параллельных микропрограмм
2.3.2. Канонические представления параллельных
микропрограмм
2.4. Построение структурной схемы спецвычислителя .
Выводы ко второй главе .
Глаза 1. Имитационное моделирование параллельных
спецвычислителей.
3.1. Назначение языка параллельного микропрограммирования
3.2. Основные конструкции языка параллельного микропрограммирования .
3.2.1. Общая характеристика языка .
3.2.2. Алфавит языка.цо
3.2.3. Клеточным массивПО
3.2.4. Процедуры определения координат соседей
3.2.5. Композиция клеточных массивов . ИЗ
3.2.6. Микрокоманды .
3.2.7. Микропрограмма . Ц
3.2.8. Микропрограммная модель сумматора многих
двоичных чисел
3.3 Реализация микропрограммных моделей на ЦВМ
Выводы к третьей главе
Глава 1У. Аппаратная интерпретация параллельных микропрограмм .
4.I Реализация сетей автоматов, интерпретирующих
параллельные микропрограммы .
4.2. Кодирование параллельных микропрограмм .
4.3. Варианты реализации элементарных автоматов
Выводы к четвертой главе
Заключение.
Литература


Показывается, что возможно построение канонических форм (а значит и композиций) с использованием в записи микрокоманд только ограниченных или только локальных конфигураций и оценивается сложность таких форм. И, наконец, излагается формальная процедура построения сети автоматов, интерпретирующей параллельную микропрограмму. Материал второй главы опирается на теоретические результаты первой главы. Вторая глава посвящена разработке методики и практических приемов перехода от параллельного алгоритма решения заданного класса задач к структурной схеме устройства, реализующего этот алгоритм. Методика содержит три этапа. ПГСА. Второй этап содернит составление полного микропрограммного описания, которое с одной стороны представляет алгоритм решаемой задачи, а с другой -характеризует структуру проектируемого устройства. Составление микропрограммных описаний спецвычислителей демонстрируется на примерах,, при этом существенное внимание уделяется построению сети Петри, выбору алфавита, структуры имен клеток, особенностям построения композиционных расширений, продиктованным практикой, выбору типа управления. На третьем этапе осуществляется построение структурных схем спецпроцессоров, при этом сперва строятся структурные схемы операторов, а затем объединяются в общую структурную схему. В третьей главе приводится описание языка параллельного микропрограммирования. Он разработан на основе алгоритмов параллельных подстановок. Объектом преобразования в языке является клеточный массив - аналог клеточного множества. Основным элементарным преобразованием клеточных массивов является микрокоманда подстановки. Микрокоманда содержит управляющую и операционную части. Управляющая часть определяет условия применения операционной части микрокоманды. Язык предназначен для описания структуры и функционирования параллельных микропрограммных вычислителей. Описание образует микропрограммную модель проектируемого устройства. В этой главе также излагается методика реализации микропрограммных моделей на ЭВМ. В качестве языка реализации микропрограммных моделей принят ПЛ-1. В основу методики положен принцип сборки ПЛ-ной реализации модели из стандартных заготовок по определенным правилам. Заготовки строятся на основе классификации микрокоманд подстановки по мерности клеточных массивов, типам описания топологии связей клеток и типам операционных частей. От сети абстрактных автоматов, полученной по алгоритму параллельных подстановок, можно перейти к двум вариантам ее реализации: в виде сети из микропрограмму уеыых автоматов, в этом случае каждый автомат содержит память микропрограмм, или в виде однородной машины, в этом случае память микропрограмм общая для всех автоматов, а сами автоматы содержат блок сравнения С 1 . Реализация глубокого распараллеливания (вплоть до микрокоманд) достигается тем, что каждый элементарный автомат должен обладать способностью на каждом такте своей работы выбирать к выполнению микрокоманду из целого множества микрокоманд (обозначим его мощность буквой')) ), поступающих на него одновременно или хранящихся в нем. Это приводит при использовании двоичной логики и традиционной схемотехники к М -кратному, при достаточно большом V , увеличению оборудования в каждом автомате по сравнению с тем, если бы на каждом такте работы на элементарный автомат поступала (или хранилась в нем) только одна микрокоманда. Это объясняется тем, что в V раз вырастает объем памяти микропрограмм или блока сравнения в каждом автомате. Так как мы имеем дело с построением микроструктуры, то такой рост приводит к пропорциональному росту объема оборудования всего вычислительного устройства. Поэтому весьма важно найти способы сокращения объема аборудования при сохранения параллелизма. В связи с этим предлагаются варианты вычислительных сред и кодирования микрокоманд в многозначном структурном алфавите, обеспечивающие логарифмический рост объема оборудования при линейном росте числа одновременно поступающих на элементарный автомат микрокоманд. В заключении кратко излагаются основные результаты работы.