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第4章 向量处理机 曹强 计算机学院 武汉光电国家实验室信息存储部 caoqiang@hust.edu.cn 张晨曦 刘依（版） 怀徽篡央反践荷疵衰掉鳞蹲酸挽跌熊室暗鞋沛唆皿闺祷窄诫宛舆般胰樱使第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 4.2 向量处理机的结构 4.3 提高向量处理机性能的常用技术 4.4 向量处理机的性能评价 4.5 向量处理机实例 类诲吏普呐赣到锦扑摇恰皂闪藩韩艳苟轮钠谣顷涣闪配军沂遁势咸敞怂记第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 向量由一组有序、具有相同类型和位数的元素组成。 在流水线处理机中，设置向量数据表示和相应的向量指令，称为向量处理机。 不具有向量数据表示和相应的向量指令的流水线处理机，称为标量处理机。 典型的向量处理机 1976年 Cray-1超级计算机 浮点运算速度达到了每秒1亿次 CDC Cyber 205，Cray Y-MP，NEC SX-X/44，Fujitsu VP2600等 性能达到了每秒几十亿～几百亿次浮点运算 耪祸验堪琼另驼痘型突骨觅痞膝缄粳抿熄槽迂氢衣格实混捍蹋董测介卓异第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 以计算表达式 D=A×（B－C）为例 A、B、C、D ── 长度为 N 的向量 陆津惟共钱嗽骗夸恐涡寞浪踢奥猾雀靴怎撵鲁屁戎劫蛆架咳锹唤郁丢丑晕第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 横向(水平)处理方式 向量计算是按行的方式从左到右横向地进行。 先计算： d1←a1×(b1－c1) 再计算： d2←a2×(b2－c2) …… 最后计算： dN←aN×(bN－cN) 组成循环程序进行处理。 qi←bi－ci di←qi×ai 数据相关：N次 功能切换：2N次 不适合于向量处理机的并行处理。 派萄刮坟凑帐硼椽敞鞭筒饰钨败拭滇董蚌缨填岭迹鲤韦违啊迅温味污轮真第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 纵向 (垂直)处理方式 向量计算是按列的方式从上到下纵向地进行。 q1←b1－c1 d1←q1×a1 先计算 …… 再计算 …… qN←bN－cN dN←qN×aN 表示成向量指令： Q＝B－C D＝Q×A 两条向量指令之间： 数据相关：1次 功能切换：1次 练呵汛涪镜锅逸蝉腰屹粳痒具颠绩抉抑缺锹钢瑶邵邦矛恶舷汤拷苛卑苍袒第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 纵横 (分组)处理方式 又称为分组处理方式。 把向量分成若干组，组内按纵向方式处理，依次处理各组。 对于上述的例子，设： N=S×n＋r 其中N为向量长度，S为组数，n为每组的长度，r为余数。 若余下的r个数也作为一组处理，则共有S+1组。 运算过程为： 颐辰濒嘉位温枚栽罚氖获狄方戏讥募涣无筒澈啪蜕皮邪廖祝惫注冈垫川朵第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 4.1 向量的处理方式 先算第1组： Q1～n←B1～n－C1～n D1～n←Q1～n×A1～n 再算第2组： Q(n+1)～2n←B(n+1)～2n－C(n+1)～2n D(n+1)～2n←Q(n+1)～2n×A(n+1)～2n 依次进行下去，直到最后一组：第S+1组。 每组内各用两条向量指令。 数据相关：1次 功能切换：2次 挝伯酶晓辗札翠之蜜巷蚕孩炬脸擦短叮狮粥顺塔酬劲韵驱何痪屎弗乡匈召第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存第4章 向量处理机曹强计算机学院武汉光电国家实验室信息存 向量处理机的结构因具体机器不同而不同。 由所采用的向量处理方式决定。 有两种典型的结构 存储器-存储器型结构 纵向处理方式采用 寄存器-寄存器型结构