Підключення і відключення процесорних елементів в матричних КС

В процесі обчислень у ряді операцій повинні брати участь тільки певні ПЕ, тоді як решта ПЕ залишається недіючою. Дозвіл і заборона роботи ПЕ можуть виходити від контроллера масиву процесорів (глобальне маскування) і реалізуються за допомогою схем маскування ПЕ. В цьому випадку рішення про необхідність маскування ухвалюється на етапі компіляції коду. Рішення про маскування може також ухвалюватися під час виконання програми (маскування, визначене даними), при цьому спираються на той прапор дозволу маскування F, що зберігається в ПЕ.

При маскуванні, визначеному даними, кожен ПЕ самостійно оголошує свій статус “подключений/непідключений”. У складі системи команд є набори маскованих і немаскованих команд. Масковані команди виконуються залежно від стану прапора F, тоді як немасковані прапор просто ігнорують.

Процедуру маскування розглянемо на прикладі пропозиції IF-THEN-ELSE. Нехай х - локальна змінна (що зберігається в локальній пам’яті кожного ПЕ). Припустимо, що процесорні елементи масиву паралельно виконують, розгалуження:

 

If (х > 0) then < оператор А> else < оператор В >

 

і кожен ПЕ оцінює умову IF. Тобто ПЕ, для яких умова х > 0 справедливо, встановлять свій прапор F в одиницю, тоді як решта ПЕ - в нуль. Далі КМП розподіляє оператор А по всіх ПЕ. Команди, що реалізовують цей оператор, повинні бути маскованими. Оператор А буде виконаний тільки тими ПЕ, де прапор F встановлений в одиницю. Далі КМП передає у все ПЕ немасковану команду ELSE, яка примусить всі ПЕ інвертувати стан свого прапора F. Потім КМП транслює у всі ПЕ оператор В, який також повинен складатися з маскованих команд. Оператор буде виконаний тими ПЕ, де прапор F після інвертування був встановлений в одиницю, тобто де результат перевірки умови х > 0 був негативним.

При використанні схеми глобального маскування контролер масиву процесорів разом з командами посилає у всі ПЕ глобальну маску. Кожен ПЕ декодує цю маску і по результату з’ясовує, чи повинен він виконувати дану команду чи ні. Глобальні і локальні схеми маскування можуть комбінуватися. У такому разі активність ПЕ в рівній мірі визначається як прапором F, так і глобальною маскою.

 

Мережі взаємозв’язків процесорних елементів в матричних КС

Ефективність мережевих взаємозв’язків процесорних елементів багато в чому визначає можливу продуктивність всієї матричної системи. Застосування знаходять найрізноманітніші топології мереж.

Оскільки процесорні елементи в матричних системах функціонують синхронно, обмінюватися інформацією вони також повинні по узгодженій схемі, причому необхідно забезпечити можливість синхронної передачі від декількох ПЕ-джерел до одного ПЕ-приймача. Коли для передачі інформації в мережевому інтерфейсі задіюється тільки один регістр пересилки даних, це може привести до втрати даних, тому у ряді КС для запобігання подібній ситуації передбачені спеціальні механізми. Так, в системі СМ-2 використовується устаткування, об’єднуюче повідомлення, що поступили до одного ПЕ.

У деяких SIMD-системах, наприклад МР-1, є можливість записати повідомлення, що одночасно прийшли, в різні елементи локальної пам’яті.

Хоча пересилки даних по мережі ініціюються тільки активними ПЕ, пасивні процесорні елементи також вносять внесок до цих операцій. Якщо активний ПЕ ініціює читання з іншого ПЕ, операція виконується незалежно від статусу ПЕ, з якого прочитується інформація. Те ж саме відбувається і при записі.

Найбільш поширеними топологіями в матричних системах є гратчасті і гіперкубічні. Так, в ILLIAC IV, МРР і СМ-2 кожен ПЕ сполучений з чотирма сусідніми. У МР-1 і МР-2 кожен ПЕ пов’язаний з вісьма суміжними ПЕ. У ряді систем реалізуються багатоступінчаті динамічні мережі з’єднань (МР-1, МР-2, GF11).