计算机系统结构 (2)优秀课件.ppt

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1、计算机系统结构10 十月 2022计算机系统结构 第六章 向量处理机1第1页，本讲稿共71页具有向量数据表示和向量指令系统的处理机具有向量数据表示和向量指令系统的处理机向量处理机是解决数值计算问题的一种高性能计算机向量处理机是解决数值计算问题的一种高性能计算机向量处理机属向量处理机属大型或巨型机大型或巨型机，也可以用微机加一台，也可以用微机加一台向量协向量协处理器处理器组成组成向量处理机一般都采用流水线结构，向量处理机一般都采用流水线结构，通常有有多条并行通常有有多条并行工作的流水线工作的流水线必须把要解决的问题转化为向量运算，才能发挥向量处必须把要解决的问题转化为向量运算，才能发挥向量处理机

2、的效率理机的效率第2页，本讲稿共71页6.向量数据表示方式向量数据表示方式6.1.1 从标量到向量从标量到向量6.1.2 等间距向量表示法等间距向量表示法6.1.3 带位移量的向量表示法带位移量的向量表示法6.1.4 稀疏向量表示法稀疏向量表示法第3页，本讲稿共71页例例6.1：一个简单的C语言程序如下：for(i=10;i=1010;i+)ci=ai+bi+5;在向量处理机上,可以只用一条指令：C(10:1010)=A(10:1010)+B(15:1015)一条向量指令可处理个或对操作数在标量处理机上用10多条指令，其中有8条指令要循环1000次。采用多寄存器结构的两地址指令编写程序存储器采

3、用字节编址方式，字长为32位6.1.1 从标量到向量从标量到向量第4页，本讲稿共71页在一般标量处理机中需要如下指令序列来实现（A、B、C分别是向量a、b、c在内存中的起始地址）：START:LOAD R0,ST ;读循环初值10LOAD R1,ED ;读循环终值1010LOAD R2,L ;读内存地址增量4MOVE R3,R2MULR3,R0 ;计算向量偏移量,;初始值为40LOOP:LOAD R4,A(R3);读A向量的一个元素第5页，本讲稿共71页 LOADR5,B(R3);读B向量的一个元素 ADDR4,R5 ;加一个元素 STORER4,C(R3);写C向量的一个元素 ADDR3,R

4、2 ;改变向量偏移量 INCR0 ;循环次数增1 CMPR0,R1 ;循环是否结束 BLELOOP ;循环未结束转LOOP,;否则继续 HALT ;停机ST:10 ;循环初值ED:1010 ;循环终值L:4 ;内存地址增量第6页，本讲稿共71页三个参数表示一个等间距向量：三个参数表示一个等间距向量：向量起始地址：向量起始地址：A向量长度：向量长度：L向量间距：向量间距：f6.1.2 等间距向量表示法等间距向量表示法第7页，本讲稿共71页例例如如：我国研制的银河向量机，有8个向量寄存器V0V7，每个向量寄存器由64个64位的寄存器组成，存储器字长64位，采用字节编址方式，则连续向量的间距为 f=

5、8。向量指令采用三地址形式：例如：例如：Vi Vj OP Vk，向量长度(VL)=50，则实际完成的运算是：V3,00V3,49与V5,00V5,49分别相加，结果放在V1,00V1,49中。第8页，本讲稿共71页6.1.3 带位移量的向量表示法带位移量的向量表示法用三个参数表示一个向量：用三个参数表示一个向量：向量基地址：A 向量长度：L 向量位移量：f向量有效长度：Lf 向量起始地址：Af优点：优点：每个向量可以带有位移，能够通过控制向量实现可变增量。能够表示稀疏向量。第9页，本讲稿共71页 带位移量的向量表示法带位移量的向量表示法第10页，本讲稿共71页第11页，本讲稿共71页第12页，

6、本讲稿共71页6.1.4 稀疏向量表示法稀疏向量表示法定义：定义：0元素很多，非元素很多，非0元素很少的向量称为元素很少的向量称为稀疏向量稀疏向量采用压缩方法存储稀疏向量可以节省存储空间。可以还原之后进行运算，也可以用压缩方法直接进行运算第13页，本讲稿共71页第14页，本讲稿共71页6.2 向量处理机的结构向量处理机的结构 主要采用两种方法：存储器存储器结构存储器存储器结构多个独立的存储器模块并行工作处理机结构简单 对存储系统的访问速度要求很高寄存器寄存器结构寄存器寄存器结构运算通过向量寄存器进行需要大量高速寄存器 对存储系统访问速度的要求降低第15页，本讲稿共71页1.存储器存储器结构存储

7、器存储器结构 向量处理机中有多个高速流水线运算部件，存储器的访问速度是关键 采用多个存储体交叉和并行访问来提高存 储器速度 例如：CRAY-1有64个存储体，每个处理机访问4个存储体 STAR-100采用32个存储体交叉，每个存储体并行读出8个64位数据 我国研制的YH-1向量计算机有37个存储体第16页，本讲稿共71页 操作数缓冲栈和写结果缓冲栈主要用于解决访问存储器冲突。虽然采用质数个存储体能消除访问存储器的冲突，但是，数据经过多次运算之后，在存储体中分布必然发生改变主要优缺点：硬件结构简单硬件结构简单,造价低；造价低；速度相对较低速度相对较低操作数缓冲栈写结果缓冲栈主存储器流水线运算部件

8、第17页，本讲稿共71页2.寄存器寄存器-寄存器结构寄存器结构 把存储器-存储器结构中的缓冲栈改为向量 寄存器 运算部件需要的操作数从向量寄存器中读取，运算的中间结果也写到向量寄存器中。向量寄存器与标量寄存器的主要差别是：一个向量寄存器能够保存一个向量，连续访问一个向量的各个分量。需要有标量寄存器和地址寄存器等。第18页，本讲稿共71页 采用寄存器-寄存器结构的主要优点：降低主存储器的流量降低主存储器的流量 例如：采用寄存器-寄存器结构的CRAY-1与采用存储器-存储器结构的STAR-100比较，运算速度高3倍多，而主存流量低2.5倍。第19页，本讲稿共71页8个向量寄存器86464主存储器8

9、MB64个个体12个流水线结构的运算部件缓冲寄存器6464标量寄存器864缓冲寄存器6424地址寄存器824指令缓冲寄存器25616CRAY-1向量处理机结构第20页，本讲稿共71页有三种处理方式：横向处理方式横向处理方式，又称为水平处理方式，横向加工方式等。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。纵向处理方式纵向处理方式，又称为垂直处理方式，纵向加工方式等。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。纵横处理方式纵横处理方式，又称为分组处理方式，纵横向加工方式等。横向处理和纵向处理相结合的方式。6.3 向量处理方式向量处理方式第21页，本讲稿共71页要根据向量运算的特点和向量处理机的类型选择向量

10、的处理方式。以一个简单的C语言编写的程序为例，说明向量的三种处理方式的工作原理。for(i=1；i=n；i+)yi=ai(bi+ci);第22页，本讲稿共71页1.横向处理方式横向处理方式也称为水平处理方式，横向加工方式等逐个分量进行处理：假设中间结果为T(I)计算第1个分量：T(1)B(1)C(1)Y(1)A(1)T(1)计算第2个分量：T(2)B(2)C(2)Y(2)A(2)T(2)计算最后一个分量：T(N)B(N)C(N)Y(N)A(N)T(N)第23页，本讲稿共71页 存在两个问题：存在两个问题：在计算向量的每个分量时，都发生写读数据相关。流水线效率低流水线效率低 如果采用多功能流水线

11、，必须频繁进行流频繁进行流水线切换水线切换 横向处理方式对向量处理机不适合 即使在标量处理机中，也经常通过编译器进行指令流调度。第24页，本讲稿共71页2.纵向处理方式纵向处理方式 也称为垂直处理方式，纵向加工方式等T(1)=B(1)+C(1)T(2)=B(2)+C(2)T(n)=B(n)+C(n)Y(1)=A(1)T(1)Y(2)=A(2)T(2)Y(N)=A(N)T(N)第25页，本讲稿共71页 采用向量指令只需要2条：VADDB，C，T VMULA，T，Y 这种处理方式适用于向量处理机这种处理方式适用于向量处理机 数据相关不影响流水线连续工作。不同的运算操作只需要切换1次。这种处理方式适

12、用于存储器适用于存储器-存储器结构存储器结构第26页，本讲稿共71页3.纵横处理方式纵横处理方式用于寄存器用于寄存器-寄存器结构的向量处理机中寄存器结构的向量处理机中，向量寄存器的长度是有限的。当向量长度N大于向量寄存器长度n时，需要分组处理。分组方法：其中：为余数,共分组。组内采用纵向处理方式，组间采用横向处理方式。因此，也称为分组处理方式，纵横向 加工方式等。第27页，本讲稿共71页 运算过程为：第组：T(1,n)=B(1,n)+C(1,n)Y(1,n)=A(1,n)T(1,n)第组：T(n+1,2n)=B(n+1,2n)C(n+1,2n)Y(n+1,2n)=A(n+1,2n)T(n+1,

13、2n)最后第k+1组：T(kn+1,N)=B(kn+1,N)+C(kn+1,N)Y(kn+1,N)=A(kn+1,N)+T(kn+1,N)第28页，本讲稿共71页 每组用两条向量指令，每组发生相关两次，其中组内发生数据相关一次，组间切换时发生相关一次。主要优点：减少访问主存储器的次数减少访问主存储器的次数 例如：中间变量T不写入主存储器第29页，本讲稿共71页 实际的应用问题中通常既有向量计算向量计算又有标标 量计算量计算，而且两类计算有一定的比例 向量平衡点(vector balance point)：为了使向 量硬件设备和标量硬件设备的利用率相等，一个程序中向量代码所占的百分比。关键问题是

14、：希望向量硬件和标量硬件都能希望向量硬件和标量硬件都能 够充分利用够充分利用，不要空闲。6.4 向量处理机的关键技术向量处理机的关键技术6.4.1 向量与标量性能的平衡向量与标量性能的平衡第30页，本讲稿共71页 例如：例如：一个系统的向量运算速度为90Mfolps，标量运算速度为10Mfolps。如果程序的90 是向量运算，10是标量运算。则向量平衡 点为0.9。硬件利用率最高。向量处理机的向量平衡点必须与用户程序的 向量化程度相匹配。IBM向量计算机的设计思想与上述方法不同，它维持较低的向量与标量比例，定在35的 范围之间。这种做法能够适应通用应用问题 对标量和向量处理要求。第31页，本讲

15、稿共71页机器型号几种超级计算机的向量性能和标量性能几种超级计算机的向量性能和标量性能Fujitsu VP400Cray ISCray 2SCray X-MPCray Y-MPHitachi S820NEC SX2向量性能Mflops标量性能Mflops向量平衡点85.09.80.90151.511.20.93143.313.10.92201.617.00.92737.317.80.98424.29.50.98207.16.60.97第32页，本讲稿共71页6.4.2 向量链接技术向量链接技术向量指令的类型 以CRAY-1向量处理机为例，有四类指令，两种指令格式：(1)向量与向量操作：ViVj

16、 OP Vk(2)向量与标量操作：Vi Sj OP Vk(3)向量取：Vi存储器(4)向量存：存储器 Vi第33页，本讲稿共71页一种向量处理机的指令格式一种向量处理机的指令格式第34页，本讲稿共71页 向量运算中的相关和冲突向量运算中的相关和冲突 向量运算中的数据相关和功能部件冲突：采用顺序发射顺序完成方式(1)写读数据相关。(2)读读数据相关，或向量寄存器冲突。(3)运算部件冲突。V0 V1V2V0 V1V2 V3 V4 V5V3 V0 V4 (a)不相关的指令(b)写读数据相关第35页，本讲稿共71页 V0 V1V2V0 V1V2 V3 V4V5V3 V1 V4 (c)功能部件冲突(d)

17、读读数据相关 向量链接技术向量链接技术(chaining)当前一条指令的结果寄存器可以作为后继指令的当前一条指令的结果寄存器可以作为后继指令的操作数寄存器时，多条有数据相关的向量指令并操作数寄存器时，多条有数据相关的向量指令并行执行，这种技术称为两条流水线的链接技术。行执行，这种技术称为两条流水线的链接技术。第36页，本讲稿共71页例如：有如下3条向量指令：1：V3 A 2：V2 V0V1 3：V4 V2V3第1、2条指令没有数据相关和功能部件冲突，可以同时开始执行。第3条指令与第1、2条指令均存在写读数据相关，可以链接执行。第37页，本讲稿共71页浮点加71 23456MemV0V1V2V3

18、V41234561234 56浮点乘第38页，本讲稿共71页 三种执行方式比较：三种执行方式比较：(1)如果向量长度为N，三条指令采用串行方法 执行的时间为：(1+6+1)+N-1+(1+6+1)+N-1+(1+7+1)+N-1 =3N+22 拍拍(2)如果前两条指令并行执行，第三条指令串行 执行，则执行时间为：(1+6+1)+N-1+(1+7+1)+N-1=2N+15 拍拍(3)如果采用链接技术采用链接技术，则执行时间为：(1+6+1)+(1+7+1)+(N-1)=17+N-1=N+16 拍拍第39页，本讲稿共71页 实现链接的条件：实现链接的条件：(1)没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。(

19、2)只有第一个结果送入向量寄存器的那一个 周期可以链接。(3)先行的两条指令产生运算结果的时间必须 相等。(4)两条向量指令的向量长度必须相等。第40页，本讲稿共71页6.4.3 向量循环开采技术向量循环开采技术当当向向量量的的长长度度大大于于向向量量寄寄存存器器的的长长度度时时，必必须须把把长长向向量量分分成成长长度度固固定定的的段段，采采用用循循环环结结构构处处理理这这个个长长向向量量，这这种种技技术术称称为为向向量量循循环环开开采技术，也称为向量分段开采技术。采技术，也称为向量分段开采技术。例6.2：A和B为长度N的向量。for(i=1;i=N/64;i+)4：VoB 将B向量读入向量寄

20、存器5：V1S1 Vo B数组的每个分量乘常数6：V2S2V1 C和5 B(x)相加7：AV2 将结果向量存入A数组 第43页，本讲稿共71页6.4.4 向量递归技术向量递归技术向量指令一般为3地址，但递归运算用两地址递归运算用两地址。用递归向量技术求和：V0V0+V1C0和C1分别是与向量寄存器V0和V1相关的分量计数器。初始时，计数器C0和C1都置成0，V00中的初始值也置成0。浮点加法流水线的延迟时间为8个周期。假定向量长度为64，只作一个向量循环。在开始的8个周期，计数器C0一直为0，在此之后，每个周期期加1。C1每个周期加1。第44页，本讲稿共71页V0V00 0=V0=V00 0+

21、V1+V10 0=0+V1=0+V10 0V0V01 1=V0=V00 0+V1+V11 1=0+V1=0+V11 1 V0V07 7=V0=V00 0+V1+V17 7=0+V1=0+V17 7V0V08 8=V0=V00 0+V1+V18 8=V1=V10 0+V1+V18 8 V0V01515=V0=V07 7+V1+V11515=V1=V17 7+V1+V11515 V0V01616=V0=V08 8+V1+V11616=V1=V10 0+V1+V18 8+V1+V11616 V0V05656=V0=V04848+V1+V15656=V1=V10 0+V1+V18 8+V1+V1161

22、6+V1+V12424+V1+V13232+V1+V14040+V1+V14848+V1+V15656 V0V06363=V0=V05555+V1+V16363=V1=V17 7+V1+V11515+V1+V12323+V1+V13131+V1+V13939+V1+V14747+V1+V15555+V1+V16363经过经过8 8次运算次运算,得到得到8 8个结果个结果,分别是分别是8 8个数的和个数的和第第1次加法次加法第第2次加法次加法第第8次加法次加法第45页，本讲稿共71页6.5 向量处理机实例向量处理机实例6.5.1 典型向量处理机典型向量处理机6.5.2 CRAY Y-MP向量处理

23、机向量处理机6.5.3 向量协处理器向量协处理器第46页，本讲稿共71页向量处理机主要出自美国和日本。美国著名的向量计算机公司有：CRAY CDC TI等日本公司有：NEC Fujitsu Hitachi等6.5.1 典型的向量处理机典型的向量处理机第47页，本讲稿共71页机器型号美国和日本制造的向量处理机Cray IS配置特点有10条流水线的单处理机，12.5ns，COS/CF7 2.1第一台基于ECL的超级计算机，1976年问世 典型向量处理机Cray2S/4-256256M字存储器的4台处理机，4.lns,COS或UNIX/CF77 3.016K字的本地存储器，移植了UNIXV，1985

24、问世第48页，本讲稿共71页机器型号Cray X-MP 416配置特点16M字存储器的4台处理机，128M字SSD,8.5ns,COS CF77 5.0使用共享寄存器组用于IPC，1983年问世Cray Y-MP 832128M字存储器的8台处理机,6ns,CF77 5.0XMP的改进型，1988年问世每台处理机2条向量流水线,16台处理机,4.2ns,Unicos/CF77 5.0CrayY-MPC-90最大的Cray机器1991年问世第49页，本讲稿共71页机器型号CDC Cyber 205配置特点有4条流水线的单处理机,20ns,虚拟OS/FTN200存储器到存储器系统结构，1982年问

25、世ETA 10E单处理机,10.5ns,ETAV/FTN 200Cyber 205的后继型号，1985年问世每台处理机4组流水线,4台处理机,2.9ns,F77SX,22GflopsNECSX-X/441991年问世第50页，本讲稿共71页机器型号FujitsuVP2600/10配置特点5条流水线的单处理机和双标量处理机,3.2ns,MSP.EX/F77 EX/VP使用可重构微向量寄存器和屏蔽，1991年问世512MB存储器，18条流水线的单处理机，4ns，FORT77/HAPV23-OCHitachi 820/8064个通道，最大传输速率288MB/S，1988年问世第51页，本讲稿共71页

26、6.5.2 CRAY Y-MP向量处理机向量处理机由1至8个处理机组成，共享中央存储器、I/O子系统、处理机通信子系统和实时钟。中央存储器由256个交叉访问的存储体组成。每个处理机对4个存储器端口交叉访问。CPU的时钟周期为6ns。每个CPU由14个功能部件组成，分为向量、标量、地址和控制四个子系统。使用了大量地址寄存器、标量寄存器、向量寄存器、中间寄存器和临时寄存器。可以实现功能流水线灵活的链接。I/O子系统支持三类通道，传输速率分别为6兆字节/秒，100兆字节/秒和1G字节/秒。第52页，本讲稿共71页第53页，本讲稿共71页6.5.3 向量协处理器向量协处理器以中小型机或微机作主机，向量

27、处理部件作为外围设备，加速向量的处理速度。向量协处理器是为中小型用户设计的，解决科学计算中大量向量处理任务的一种装置。FPS-164是最典型的向量协处理器，美国浮点系统公司生产。每个向量处理器有两个乘加部件，两组向量寄存器，两组标量寄存器。向量寄存器有2组4个个操作数，每个操作数个字节。各向量处理器同步地运算，但它们处理的数据各不相同。向量操作可以和标量处理器中的标量操作同时进行第54页，本讲稿共71页 FPS-164向量协处理器的结构向量协处理器的结构 第55页，本讲稿共71页6.6 向量处理机的性能评价向量处理机的性能评价衡量向量处理机性能的主要指标有：向量指令处理时间向量指令处理时间Tv

28、p、最大性能、最大性能R、半性能、半性能向量长度向量长度n1/2等。1.向量指令处理时间向量指令处理时间Tvp 执行一条长度为n的向量指令的时间Tvp表示为：TvpTs+Tvf+(n-1)Tc 其中：Ts为向量流水线的建立时间。Tvf为向量流水线的流过时间。Tc为流水线“瓶颈”段的执行时间。第56页，本讲稿共71页如果每段执行时间都等于一个时钟周期，则有：Tvps+e+(n-1)其中：s为向量流水线建立所需的时钟周期数。e为向量流水线流过所需的时钟周期数。n为向量长度。为时钟周期长度。通常把几条能在一个时钟周期内同时开始执行的向量指令称为一个编队(Chime)。同一个编队中的指令不存在功能部件

29、冲突和数据相关。第57页，本讲稿共71页例例6.3：假设一台向量处理机中功能部件的启动开销为：取数和存数部件12个时钟周期、乘法部件7个时钟周期、加法部件6个时钟周期。先把下列向量操作分成编队，然后计算每个编队的开始时间、获得第一个结果元素的时间和获得最后一个结果元素的时间。LV V1，Rx ；取向量x MULTSV V2，F0，V1 ；向量和标量相乘LV V3，Ry ；取向量YADDV V4，V2，V3 ；加法SV Ry，V4 ；存结果第58页，本讲稿共71页解：解：第一条指令LV为第1个编队。MULTSV指令和第2条LV指令为第2个编队。ADDV指令为第3个编队。SV指令为第4个编队。如果

30、向量长度为n，则每个编队的开始时间、获得第一个结果元素和最后一个结果元素时间如下表所示：第59页，本讲稿共71页如果有3个访问存储器部件，并且不考虑控制的复杂性，采用向量链接技术，采用向量链接技术，只需要：12+7+6+12+n 136+n个周期个周期。如果考虑向量长度大于向量寄存器长度时，则需要分段开采。向量长度为n的一组向量操作的整个执行时间为：其中：Tloop为执行标量代码的开销，Tstart为每个编队的向量启动开销，MVL是向量寄存器的长度，Tloop是一个常数，在Cray 1中机为15。第60页，本讲稿共71页例例6.5：在一台向量处理机上实现ABs操作，其中A和B是长度为200的向

31、量，s是一个标量。向量寄存器长度为64。各功能部件的启动时间与上例相同。求总的执行时间。解：解：因为向量长度超过了向量寄存器的长度，所以要采取分段开采方法。每次循环主要由下面三条向量指令组成：LV V1，Rb ;取向量B MULTVS V2，V1，Fs ;向量和标量相乘 SV Ra，V2 ;存向量 假设A和B分别放在Ra和Rb之中，s放在Fs中第61页，本讲稿共71页三条指令之间存在有写读数据相关，因此必须把它们分成3个编队，Tchime=3。T2004(15+Tstart)+2003 60（4Tstart）+600 660（4Tstart）其中：其中：Tstart=12+7+12=31，因此

32、，因此，T200660+431784 每个结果元素的平均执行时间为：每个结果元素的平均执行时间为：768/200 3.9个周期。个周期。第62页，本讲稿共71页例例6.6：在某台向量处理机上的执行代码由如下5条指令组成：1 1：LV V1LV V1，RxRx;取向量取向量x x2 2：MULTSV V2MULTSV V2，F0F0，V1V1;向量和标量相乘向量和标量相乘3 3：LV V3LV V3，RyRy;取向量取向量Y Y4 4：ADDV V4ADDV V4，V2V2，V3V3;加法加法5 5：SV RySV Ry，V4V4;存结果存结果主要参数与上例相同，求总的执行时间。第63页，本讲稿

33、共71页解：解：指令1、2，指令3、4和指令5分成三个编队，前两个编队中两条指令采用向链接技术执行。Tchime=3，Tloop=15，Tstart=12+7+12+6+12=49，MVL=64。第64页，本讲稿共71页2.最大性能最大性能R R 表示当向量长度为无穷大时的向量流水线的表示当向量长度为无穷大时的向量流水线的最大性能。常在评价峰值性能时使用。最大性能。常在评价峰值性能时使用。其中：n为向量长度；Tn为一组向量操作的整个执行时间。对于例6.6，假设时钟频率为200MHZ。每个循环有2个浮点操作，则有：第65页，本讲稿共71页3.3.半性能向量长度半性能向量长度n n1/21/2为达

34、到一半为达到一半R 值所需的向量长度称为值所需的向量长度称为半性能向半性能向量长度量长度n n1/21/2。主要用来评价向量流水线的建立时间对性能的主要用来评价向量流水线的建立时间对性能的影响。影响。CRAY-1的n1/21020，CYBER 205的n1/2100。由MFLOPS定义可知：第66页，本讲稿共71页对于例对于例6.6，如果向量处理机的时钟频率为200MHz。因为：R=100MFLOPS，因此有：1002 2 n1/2Tn1/2 200假设：n1/2 64，因此：Tn1/2 64+3 n1/2解得：解得：1002 2 n1/2(64+3 n1/2)200 643 n1/28 n1

35、/2 5 n1/264 n1/212.8 所以取：n1/213第67页，本讲稿共71页6.7 6.7 向量处理机的发展向量处理机的发展向量计算机系统结构的主要优点：向量计算机系统结构的主要优点：(1)通过流水线方式有效提高了存储器带宽(2)流水结构的运算器有很高的性能价格比(3)非常简单的机制就能满足通信和同步要求向量处理机通常以Mflops(Millin of Floating pointperconu)作为速度单位。一般认为，在标量计算机中，执行一次浮点运算需要条指令，平均需条指令。第68页，本讲稿共71页1.1.向量计算机系统结构的发展趋势是：向量计算机系统结构的发展趋势是：(1)提供多

36、种向量运算指令。(2)除具有向量处理功能外还有其它功能。(3)采用多层次的存储器系统。(4)流水线技术与并行技术相结合。2.2.向量计算机系统结构要解决的六个技术问题：向量计算机系统结构要解决的六个技术问题：(1)处理机带宽处理机带宽，有两条途径：运算部件采用流水线结构。用多个运算器构成并行系统。第69页，本讲稿共71页 (2)存储器带宽存储器带宽，多种解决方法：用多个独立的存储体构造大容量存储器系统。采用多层次的存储器系统提高访问速度。采用Cache和可寻址的寄存器组效果最好。采用流水线技术，存储系统的速度快520倍 (3)输入输出带宽输入输出带宽，有1029个DMA通道。(4)通信带宽通信带宽，共享存储器或互连网络。(5)同步系统同步系统，多流水线结构通过控制程序使所有流水线能够同步工作。(6)多用途多用途，例如，能够处理非数值计算问题第70页，本讲稿共71页本章重点：本章重点：1.向量的表示方法向量的表示方法2.向量运算中的相关性与向量链接技术向量运算中的相关性与向量链接技术3.3.向量递归技术向量递归技术4.4.向量处理机的性能评价向量处理机的性能评价练习题：练习题：6.6/(2)(3)(8)6.8 6.10 6.13 6.14 6.15 6.16第71页，本讲稿共71页