ILLIAC IV
Le ILLIAC IV était l'un des ordinateurs géants les plus infâmes jamais, destiné à être le bout dans une série de machines de recherches de l'Université des Illinois . Verrouiller à la conception d'ILLIAC IV était le parallélisme assez élevé avec jusqu'à 256 processeurs, employés pour permettre à la machine de travailler à de grands ensembles de données dans ce qui plus tard serait connu comme vecteur de traitant . La machine était finalement prête pour l'opération en 1976, après une décennie du développement qui était maintenant massivement tardif, massivement au-dessus du budget, et surpassé par les machines commerciales existantes comme le Cray-1 .
Fond
Par le début des années soixante les conceptions d'ordinateur approchaient le point de retours de diminution . Lorsque, la conception d'ordinateur s'est concentrée sur ajouter autant d'instructions aussi possibles à l'unité centrale de traitement de machines, un concept connu sous le nom de " ; orthogonality" ; , qui a rendu des programmes plus petits et plus efficaces en service de la mémoire. Il également a fait le complexe des ordinateurs eux-mêmes d'une manière fantastique, et dans une ère quand beaucoup d'unités centrales de traitement main-ont été câblées de différents transistors, le coût d'orthogonalité additionnelle était souvent très haut. Ajouter des instructions pourrait potentiellement lent la machine vers le bas, car la vitesse maximum a été définie par la synchronisation de signal dans le matériel, qui était alternativement une fonction de la taille globale de la machine. Les techniques de conception du dernier cri de matériel du des différents transistors utilisés par temps pour accumuler des circuits logiques, ainsi n'importe quelle augmentation du traitement de logique ont signifié une plus grande machine. Les vitesses de l'unité centrale de traitement ont semblé atteindre un plateau.
Plusieurs solutions à ces problèmes ont été explorées dans les années 60. On, alors connu comme chevauchement de mais aujourd'hui connu comme canalisation d'instruction de , permet à une unité centrale de traitement simple de travailler à de petites parties de plusieurs instructions à la fois. Normalement l'unité centrale de traitement chercherait une instruction de mémoire, " ; decode" ; il, courent l'instruction et puis écrivent les résultats de nouveau à la mémoire. Tandis que la machine travaille à n'importe quelle une étape, dire en décodant, les autres parties de l'unité centrale de traitement ne sont pas employés. La canalisation permet à l'unité centrale de traitement de commencer la charge et de décoder des étapes (par exemple) sur le " ; next" ; instruction tout en travaillant à dernière et l'écrivant toujours dehors. La canalisation était un dispositif important le la conception d'inauguration de s de Cray Seymour de ', la CDC 6600 , qui a surpassé presque toutes autres machines par environ dix fois où elle a été présentée.
Une autre solution au problème était l'informatique parallèle ; construction d'un ordinateur hors d'un certain nombre d'unités centrales de traitement d'usage universel. Le " ; computer" ; dans son ensemble devrait pouvoir maintenir toutes les unités centrales de traitement occupées, demandant à chacun pour travailler à une petite partie du problème et puis se rassemblant vers le haut des résultats à l'extrémité dans un " simple ; answer" ;. Non toutes les tâches peuvent être gérées de cette fa4con, et l'extraction de l'exécution à partir des processeurs multiples reste un problème même aujourd'hui, pourtant le concept a l'avantage de n'avoir aucune limite théorique pour expédier le &ndash ; si vous avez besoin de plus d'exécution, ajouter simplement plus d'unités centrales de traitement. Les unités centrales de traitement d'usage universel étaient très chères, cependant, tellement n'importe quel " ; Du " parallèle massivement ; la conception serait trop chère de le valoir, ou doit employer une conception beaucoup plus simple d'unité centrale de traitement.
Solomon
Le Westinghouse a exploré la dernière solution dans un projet connu sous le nom de Solomon . Puisque les plus hauts ordinateurs de exécution étaient utilisés principalement pour des maths traitant dans la science et la technologie, ils ont décidé de concentrer leur conception d'unité centrale de traitement sur seules des maths. Ils ont conçu un système dans lequel le jet d'instruction a été cherché et décodé par une unité centrale de traitement simple, le " ; commander l'unit" ; ou CU. Le CU a été attaché à une rangée de processeurs construits pour manipuler des maths de la virgule flottante seulement, le " ; traitement de l'element" ; s, ou siège potentiel d'explosion. Puisqu'une grande partie de la complexité d'une unité centrale de traitement est due à chercher d'instruction et processus de décodage, le siège potentiel d'explosion de Solomon fini vers le haut d'être beaucoup plus simple que le CU, ainsi bon nombre d'entre eux pourrait être construit sans conduire vers le haut du prix. Les conceptions modernes du microprocesseur sont tout à fait semblables à cette disposition d'une façon générale, avec un décodeur simple d'instruction alimentant un certain nombre de sous-unités consacrées à traiter certains types de données. Là où Solomon a différé des conceptions modernes était dans le nombre de sous-unités ; une unité centrale de traitement moderne pourrait avoir trois ou quatre unités du nombre entier et un nombre semblable de la virgule flottante , dans Solomon là étaient 256 PE, tout consacré à la virgule flottante.
Solomon lirait des instructions de mémoire, les décode, et puis les remet au loin au PE pour le traitement. Chaque PE a eu sa propre mémoire pour des opérandes et des résultats de possession, le module de mémoire de PE, ou PEM. Le CU pourrait accéder à la mémoire entière par l'intermédiaire d'un autobus consacré de mémoire de , tandis que le PE pourrait seulement accéder à leur propre PEM. Bien qu'il y ait des problèmes, connus sous le nom de le embarrassant parallèle, qui peut être manipulé par les unités entièrement indépendantes, ces problèmes sont généralement rare. Pour permettre à des résultats d'un PE d'être employé comme entrées dans des autres, un réseau séparé a relié chaque PE à ses huit voisins plus proches. Les arrangements semblables étaient communs sur les machines massivement parallèles dans les années 80.
À la différence des conceptions modernes, le siège potentiel d'explosion de Solomon pourrait seulement courir une instruction simple à la fois, et chaque PE a dû courir la même instruction. Cela signifie que le système était seulement utile en travaillant aux ensembles de données qui ont eu le " ; wide" ; rangées qui pourraient être étendues au-dessus du siège potentiel d'explosion. Ces sortes de problèmes ne sont pas rares dans le traitement scientifique, et sont aujourd'hui très commun en travaillant avec des données des multimédia . Le concept de s'appliquer une instruction simple à un grand nombre d'éléments est immédiatement maintenant terrain communal à la plupart des conceptions de microprocesseur, où il désigné sous le nom du SIMD , pour l'instruction simple, des données multiples. Dans Solomon, le CU chargerait normalement vers le haut le PEMs avec des données, disperse les instructions à travers le PEMs, et puis commence à alimenter les instructions au PE, une à chaque rhythme.
Dans le cadre d'un contrat le bras de recherches du RADC de s de l'Armée de l'Air USA du ', elles avaient établi une machine de prototype de la planche à pain en 1964, mais le contrat de RADC fini et Westinghouse décidé pour ne pas le suivre vers le haut sur leurs propres.
ILLIAC IV
Quand Solomon a fini l'investigateur principal, Daniel Slotnick , parvenu pour gagner l'intérêt du Burroughs , qui ne pouvaient pas à ce moment-là servir le marché scientifique à extrémité élevé. Cependant, le développement d'une telle machine pour une base de clients inconnue était risqué, et Slotnick disposé pour l'Université des Illinois pour être client d'initiale et associé de développement. Car l'exécution de la machine était beaucoup plus que l'université pourrait faire l'bon usage de, on s'est attendu à ce que le temps sur la machine soit loué dehors aux utilisateurs commerciaux. Dans 1964 l'université signée un contrat avec le DARPA pour placer l'effort, qui est devenu notoire comme ILLIAC IV, suivant dans la ligne d'un certain nombre de premières machines de recherches s'est développée là. Le développement commencé en 1965, et une conception de premier passage ont été remplis en 1966.
De plusieurs manières la machine a été traitée comme plan d'expérience, ainsi il a inclus les dispositifs les plus avancés puis disponibles. Les circuits logiques ont été basés sur les circuits intégrés (IC) de d'ECL , tandis que beaucoup de machines de l'ère se fondaient toujours sur les différents transistors ou IC à vitesse réduite de . Le Texas Instruments a été contracté pour les IC basés par ECL. Chaque PE a été donné 2048 mots de la mémoire de la couche mince du 240ns (plus tard remplacé par la mémoire de semi-conducteur ) pour stocker des résultats. Burroughs a également assuré les unités de disque dur spécialisées qui ont comporté une tête stationnaire séparée pour chaque voie et pourraient offrir accélèrent 500 au Mbit /s et mb stocké d'environ 80 par " de 36 ; disque de . Ils ont également fourni une unité centrale de Burroughs B6500 pour agir en tant que contrôleur d'entrée. Été relié au B6500 a un milieu optique d'enregistrement de laser, un système ineffac1able qui a stocké jusqu'à 1 ; Tbit sur un disque en plastique couvert de film métallique mince.
L'ILLIAC était une conception 64-bit du , dans une ère pre- du ASCII où 48 - les machines du peu étaient plus communes et aucune longueur de mot ne pourrait être considérée " ; standard" ;. L'unité centrale de traitement a eu des soixante-quatre registres 64-bit et des quatre accumulateurs 64-bit différents. Le siège potentiel d'explosion a eu seulement six registres 64-bit, chacun avec un but spécial. Un de ces derniers, RGR, a été employé pour communiquer des données au siège potentiel d'explosion voisin, déplaçant un " ; hop" ; par rhythme. Des autres, RGD, ont indiqué si ce PE était actuellement - l'active. Le siège potentiel d'explosion a eu des formats d'instruction pour 64, 32 et données à 8 bits, et pourrait être placé dans un mode à 32 bits qui l'a fait être évident qu'il y avait le siège potentiel d'explosion 128.
Le but de conception a réclamé un ordinateur avec la capacité de traiter 1 milliard d'opérations de virgule flottante par seconde, ou dans la terminologie d'aujourd'hui, 1 ; GFLOPS . Pour faire ceci la conception de base exigerait du siège potentiel d'explosion 256 fonctionnant sur un 13 ; Horloge de mégahertz, conduite par quatre unités centrales de traitement. À l'origine elles ont prévu pour loger chacun des siège potentiel d'explosion 256 dans une grande unité centrale simple , mais le projet rapidement a fonctionné en retard. Au lieu de cela, une modification a été apportée pour diviser l'ALUs en quarts de cercle 64 avec du CU simple chacun, logés dans des coffrets séparés. Par la suite il est apparu clairement que seulement un quart de cercle deviendrait disponible dans n'importe quel calendrier réaliste, ramenant l'exécution de 1 GFLOPS environ 200 au MFLOPS .
Le travail à l'université était principalement des manières visées de remplir efficacement siège potentiel d'explosion de données. À moins que le " ; problem" ; étant introduit dans l'ordinateur pourrait être parallélisé de mode de SIMD, l'ILLIAC serait pas plus rapidement que n'importe quel autre ordinateur, et beaucoup plus lent que conçoit des compagnies comme les paramètres , qui ont comporté des fréquences de base beaucoup plus élevées. Afin de rendre ceci aussi facile comme possible, plusieurs nouveaux langages de programmation ont été créés ; IVTRAN et TRANQUILLE étaient des versions parallélisées de Fortran , et Glypnir était une conversion semblable d'algol . Généralement ces langues ont fourni l'appui pour des choix de chargement de " de données ; across" ; le siège potentiel d'explosion à exécuter en parallèle, et quelque même soutenu le déroulement des boucles dans des opérations de rangée.
Mouvements d'ILLIAC
Quand l'ordinateur était construit vers la fin des années 60, il a été rencontré l'hostilité par les protestataires qui étaient soupçonneux de la cravate de l'université avec le Département de la Défense , et a été estimé que l'université s'était vendue dehors à une conspiration. Les protestations ont atteint un point d'ébullition le 9 mai 1970, en jour de " ; Illiaction" ;. Trois mois après le bombardement du 24 août à une université du bâtiment de mathématiques du Wisconsin, à l'Université des Illinois décidée pour soutenir du projet, et pour l'avoir déplacé à un endroit plus bloqué. Le travail a été pris par NASA , puis argent-rince toujours en années post- d'Apollo et intéressé dans presque n'importe quel " ; " de pointe ;. Elles ont formé une nouvelle division de calcul avancée, et ont fait déplacer la machine au champ de Moffett de , la Californie , maison du centre de recherches d'Ames de .
Par mouvement le développement ralenti, et la machine n'a pas été accompli jusqu'en 1972. À cette heure les $8 millions originaux ont estimé à partir de la première conception dans 1966 avaient atteint $31 millions, alors que l'exécution avait laissé tomber encore autre, de 1 ; GFLOPS à 250 ; MFLOPS peut-être à 100 ; MFLOPS avec des crêtes de 150. La NASA a également décidé de remplacer les B6500 par un PDP-10, qui étaient d'usage courant à AMES, mais ceci a exigé le développement de nouveaux compilateurs et logiciel de soutien. Quand l'ILLIAC a été finalement allumé en 1972 on l'a avéré à peine fonctionnel, manqu continuellement. Les efforts de corriger la fiabilité lui ont permis de lancer son premier programme complet en 1974, et entrent en pleine fonction en 1975. Même " ; plein operation" ; était légèrement limité ; la machine a été actionnée seulement les lundi à vendredi et a eu jusqu'à 40 heures d'entretien prévu par semaine. La première pleine application a été courue sur la machine en 1976, la même année où le Cray-1 a été libéré avec rudement la même exécution.
Néanmoins l'ILLIAC a été de plus en plus employé au cours des prochaines années, et Ames a ajouté leur propre version de Fortran, CFD. Sur les problèmes qui pourraient être parallélisés la machine était toujours la plus rapide au monde, ouperforming la CDC 7600 par deux à six fois, et elle est généralement créditée comme machine la plus rapide dans le monde jusqu'en 1981. Pour la NASA la machine était " ; perfect" ; , car son exécution a été accordée pour des programmes courant la même opération sur un bon nombre de données, sont exactement qui au sujet de ce que la dynamique des fluides informatique est tout. La machine a été par la suite désarmée en 1982, et division de calcul avancée de la NASA finie avec elle.
Burroughs pouvait employer la conception de base pour seulement un système commercial, l'élément de parallèle de traitant l'ensemble , ou PEPE. PEPE a été conçu pour permettre le cheminement de grande précision de 288 ogives entrantes du ICBM , chacun assigné à un PE modifié. Burroughs a établi seulement un système de PEPE, bien qu'une conception de suite ait été établie par les laboratoires de Bell de .
Conséquence
Bien que l'effort d'ILLIAC ait fini dans des résultats peu inspirants, les tentatives de comprendre les raisons de l'échec de l'architecture d'ILLIAC IV ont poussé en avant la recherche dans l'informatique parallèle. Pendant les années 80. le nombre de compagnies a employé la même approche pour construire les machines bien plus parallèles, avec les compilateurs qui pourraient faire une meilleure utilisation du parallélisme. Le de pensée cm-1 des machines et CM2 de sont d'excellents exemples du " ; classic" ; Concept d'ILLIAC IV, bien qu'ils aient également inclus une interconnectivité bien meilleure entre leur PE afin d'éviter les goulots de données qui ont réduit l'approprié réglé de problème pour l'usage sur l'ILLIAC.
La plupart des ordinateurs géants de l'ère ont adopté une autre approche à une plus haute performance, using un processeur très à grande vitesse simple de vecteur de . Semblable à l'ILLIAC dans le concept au moins, ces conceptions de processeur ont chargé vers le haut beaucoup d'éléments dans un processeur fait sur commande simple au lieu de un grand nombre bas-actionné. L'exemple classique de cette conception est le Cray-1 , qui a eu l'exécution semblable à l'ILLIAC, mais pouvait fournir cette haute performance sur une variété beaucoup plus grande de problèmes, pas simplement ceux que n'était fortement parallèle. Il y avait plus qu'un peu de " ; backlash" ; contre la conception d'ILLIAC en conséquence, et pendant quelque temps le marché d'ordinateur géant a regardé sur des conceptions massivement parallèles avec le dédain, même lorsqu'ils étaient réussis. Comme le Seymour Cray a célèbre raillé, " ; Si vous labouriez un champ, que vous plutôt emploient ? Deux boeufs forts ou 1024 poulets ? " ;
Mais le temps s'est avéré l'approche d'ILLIAC être le meilleur pour le calcul presque tout scientifique. Aujourd'hui, des ordinateurs géants se composent presque universellement à partir d'un grand nombre d'ordinateurs des produits, avec précision le concept que l'ILLIAC a frayé un chemin. Le progrès en technologie de compilateur explique beaucoup de ceci, bien que le rapid, et peut-être l'amélioration inattendue et continue de la conception de microprocesseur aient rendu des conceptions faites sur commande de vecteur plus lentes dans la plupart des charges de travail.
Voir également élément de parallèle de de
traitant l'ensemble
.
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