Архитектура процессора nCube. Процессор nCube, как и следует из общего назначения системы, ориентирован прежде всего на вещественные вычисления. За один такт генератора его вещественное арифметическое устройство выполняет две операции, в то время как целочисленное - одну. При этом вещественный конвейер состоит всего из двух ступеней в других архитектурах число ступеней вещественного процессора от трех до семи. Высокая доступность кэша на кристалле процессора обеспечивает практически пиковые показатели эффективности даже при обработке длинных векторов, размещенных в памяти. На кристалле расположены регистровый файл и два кэша по 16 КБайт каждый разделенные кэш команд и кэш данных.
Скорость доступа к внутреннему кэшу составляет 1.6 ГБайтсек, а для большей эффективности обслуживает его специальный конвейер. Доступ к кэшу осуществляется по физическому адресу, чтобы избежать ненужных перемещений данных в случае переключения контекста.
Процессор nCube включает в себя полную поддержку виртуальной памяти. В основу архитектуры заложено 64-разрядное поле виртуального адреса, хотя в настоящее время реализован 48-разрядный виртуальный адрес, обеспечивающий адресацию 256 ТБайт. Размеры страниц могут иметь переменные размеры от 256 Байт до 64 МБайт. а Система вводавывода nCube 2 Высокопроизводительной вычислительной системе должна соответствовать мощная, быстрая и гибкая система вводавывода. В суперкомпьютере nCube 2 система вводавывода использует тот же самый VLSI- процессор, который функционирует как вычислительный элемент в гиперкубической сети. Каноны DMA в процессорах системы вводавывода используются как пути передачи данных.
Наличие выделенных процессоров вводавывода позволяет осуществлять параллельную работу вычислительной сети и системы вводавывода. Система вводавывода масштабируется вместе с процессорной сетью. Суперкомпьютер большого размера имеет не только больше вычислительных процессоров, но и большее количество процессоров вводавывода. nCube 2 поддерживают несколько интерфейсов вводавывода, обеспечивающих пользователей связью с необходимыми им устройствами.
Плата вводавывода nChannel осуществляет связь суперкомпьютера nCube 2 с устройствами вторичного хранения, дисками, магнитными лентами, сетями и другими устройствами. Плата nChannel имеет 16 независимых каналов вводавывода, каждый из которых управляется процессором nCube 2. К каждому каналу подключается модуль вводавывода, например, контроллер SCSI. Каждый канал передает данные со скоростью 20 МБсек. С помощью каналов платы nChannel система nCube 2 соединяется с хост-компьютером, сетью Ethernet, дисководами и накопителями на магнитной ленте, а также модулями преобразования сигналов и передачи видеообразов.
Плата HIPPI позволяет соединять суперкомпьютер nCube 2 с другими суперкомпьютерами, запоминающими устройствами и иными системами, поддерживающими интерфейс HIPPI High Performance Parallel Interface Высокопроизводительный параллельный интерфейс.
Плата HIPPI использует 16 процессоров nCube 2 для обработки сетевого трафика, обычно 8 процессоров для управления вводом и 8 для управления выводом. Скорость передачи данных достигает 100 МБсек. Графическая подсистема реального времени nVision обеспечивает интегрированную подсистему графики и вводавывода, которая позволяет программистам отображать и взаимодействовать с большими объемами данных в реальном времени.
На плате nVision размещены 16 процессоров nCube 2, 2 CRT-контроллера, специальный текстовый процессор, 16 МБайт памяти и 2 МБайт буфера. Компьютер nCube 2 соединяется по сети с управляющим компьютером, с которого пользователи загружают nCube 2, разрабатывают и запускают параллельные программы, наблюдают за функционированием процессорной сети и системы вводавывода. Стандартным управляющим компьютером для nCube 2 является рабочая станция производства компании Silicon Graphics. 2.4 Программное обеспечение На всех компьютерах семейства nCube 2 устанавливается специализированная программная среда PSE Parallel Software Environment, включающая в себя следующие компоненты - операционная система nCX, построенная по микроядерной технологии и выполняющаяся на всех процессорах гиперкуба, она управляет системой вводавывода - драйвер хост-интерфейса, интерфейс вводавывода для соединения с управляющим компьютером библиотека стандартных UNIX-функций - средства разработки для написания, компиляции, профилирования, отладки, запуска и контроля параллельных программ - утилиты системного администратора - подсистема интерактивной on-line документации.
Среда PSE обеспечивает согласованный для различных моделей семейства nCube 2 прикладной интерфейс.
Программы, разработанные для компьютеров с небольшим числом процессоров, не требуют переделки при переносе на систему nCube 2 большего размера.
Операционная среда nCube 2 интегрирована со средой управляющего компьютера, обеспечивая пользователей возможностью разрабатывать программы на привычной им платформе. С помощью PSE пользователи могут работать независимо, получая автономный контроль над выполнением своих программ. Множество пользователей могут одновременно выполнять программы. Среда PSE базируется на nCX - высокооптимизированном, небольшом до 128 КБ и быстром микроядре microkernel, который обеспечивает сервис операционной системы на каждом процессоре, как гиперкуба, так и системы ввода-вывода. nCX поддерживает управление процессами и управление памятью, многозадачность, интерфейс системных вызовов UNIX System V Release 4, а также высокопроизводительную систему передачи сообщений. Другие операционные средства, такие как драйверы вводавывода и сетевые соединения, распределяются между вычислительными узлами и процессорами вводавывода.
Операционная система nCX обеспечивает единый интерфейс для параллельных программ и драйверов вводавывода.
На суперкомпьютерах nCube 2 поддерживаются два вида программирования SPMD Single Program Multiple Data - Одна программа, Множество данных в процессорную сеть загружается одна программа, каждый экземпляр программы обрабатывает свой собственный набор данных процессоры могут обмениваться информацией. MPMD Multiple Program Multiple Data - Множество программ, Множество данных в процессорную сеть загружается набор программ, каждый экземпляр каждой программы обрабатывает свои собственные данные программы могут обмениваться информацией. 2.5