Учебное пособие Казань 018 удк

2.4. Векторно-конвейерные компьютеры 
Появление термина 
суперкомпьютер
связано с созданием в середине 
шестидесятых 
годов 
фирмой 
CDC 
(Сеймуром 
Крэем) 
высокопроизводительного компьютера с новой 
векторной
архитектурой. 
Основная идея, положенная в основу этой архитектуры, заключалась в 

---

18 
распараллеливании процесса обработки данных, когда одна и та же операция 
применяется одновременно к массиву (вектору) значений. Эта идея оказалась 
плодотворной и нашла воплощение на разных уровнях функционирования 
компьютера. 
Классическим представителем мира суперкомпьютеров является первый 
векторно-конвейерный компьютер Cray-1 (1976). Основные особенности 
архитектуры этого класса компьютеров следующие. 
o
Конвейеризация выполнения команд. 
o
Независимость функциональных устройств,
т.е. несколько 
операций могут выполняться одновременно. 
o
Векторная обработка
(набор данных обрабатывается одной 
командой). 
o
Зацепление функциональных устройств
(выполнение нескольких 
векторных операций в режиме «макроконвейера»). 
o
Многопроцессорная обработка
(наличие независимых процессоров 
позволяет выполнять несколько независимых программ). 
Эффективность векторно-конвейерных компьютеров существенным 
образом зависит от наличия одинаковых и независимых операций. В качестве 
примера рассмотрим несколько фрагментов вычислений в виде блок-схем, 
показанных на рисунке 2.1, а, б, в. 

---

19 
Рис. 2.1 Примеры векторизуемых и невекторизуемых алгоритмов 
Поскольку в системе команд векторно-конвейерных компьютеров обычно 
есть векторные команды, в которых аргументы могут быть как скалярами, так и 
векторами, векторизация фрагментов, показанных на рис. 2.1, а и б, не вызовет 
проблем. В то же время фрагмент, показанный на рис. 2.1, в, невозможно 
векторизовать, поскольку вычисление i-го элемента массива 
A
не может 
начаться, пока не будет вычислен предыдущий элемент. В данном примере 
имеет место 
зависимость между операциями,
которая будет препятствовать 
векторизации. Это надо иметь в виду при выполнении программы на 
компьютере векторно-конвейерной архитектуры. 
В качестве примера предположим, что половина некоторой программы - 
это сугубо последовательные вычисления, которые нельзя векторизовать. 
Тогда, даже в случае мгновенного выполнения второй половины программы за 
счет идеальной векторизации, ускорения работы всей программы более чем в 
два раза мы не получим.