| Авторы |
Осинин Илья Петрович, аспирант, Вятский государственный университет
(Россия, г. Киров, ул. Московская, 36), stalker-lord@mail.ru
Князьков Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор, кафедра электронных вычислительных машин, Вятский государственный университет,
(Россия, г. Киров, ул. Московская, 36), kniazkov@list.ru
|
| Аннотация |
Актуальность и цели. Актуальность и цели. В настоящее время мощности новых суперкомпьютеров наращиваются постоянно. Высокопроизводительные вычисления применяются для обеспечения растущих запросов науки, техники, экономики, веб-сервисов, энергетики, геофизики и многих других. Для подобных проектов отрабатываются многие инновационные решения повышения производительности, новые пути преодоления существующих ограничений, особенно в отношении энергопотребления. Решением задачи повышения скорости вычислений в арифметико-логическом устройстве при приемлемых аппаратных затратах является построение такого арифметико-логического устройства, операционная часть которых представляет собой универсальное вычислительное пространство, перестраиваемое для выполнения конвейерно-параллельной обработки различных арифметико-логических операций. Цель работы состоит в исследовании и разработке способов выполнения арифметических операций с фиксированной точкой в базисе модулярной арифметики и способов их реализации в однородных параллельно-конвейерных СБИС-структурах с реконфигурируемой микроядерной архитектурой.
Материалы и методы. Для решения поставленных в работе научных задач использованы основы теории чисел и модулярной арифметики, дискретной математики, теории проектирования ЭВМ и систем для разработки новых однородных параллельно-конвейерных СБИС-структур, а также теории математического моделирования вычислительных устройств и систем для оценки их эффективности.
Результаты. В результате проведенной оценки эффективности предлагаемого арифметического устройства установлено, что при одинаковых аппаратурных затратах скорость вычислений в системе остаточных классов (СОК) после заполнения m + 1 ступеней конвейера будет в n/(m + 1) раз выше для операций сложения и вычитания и в n2/(m + 1) раз выше для операций умножения и деления по сравнению с позиционной системой счисления, где n – разрядность операндов, m – разрядность оснований СОК.
Выводы. Выполнение арифметических операций в предложенных устройствах,построенных на базе системы остаточных классов, выгодно отличается от своих позиционных аналогов. При этом показано, что максимальное распараллеливание арифметических операций возможно при параллельно-конвейерном режиме обработки данных с помощью однородной вычислительной среды. В этом случае скорость выполнения таких арифметических операций, как сложение, вычитание, умножение и деление нацело, не зависит от разрядности операндов и сводится к времени срабатывания ячейки однородной вычислительной среды.
|
| Список литературы |
1. Акушский, И. Я. Машинная арифметика в остаточных классах / И. Я. Акушский. – М. : Советское радио, 1968. – 440 с.
2. Алексин, Ю. П. Мультиконвейерные вычислительные структуры на однородных средах / Ю. П. Алексин. – Львов : ФМИ АН УССР, 1986. – 74 с.
3. Осинин, И. П. Однородная модулярно-систолическая структура для массовых арифметических вычислений / И. П. Осинин, В. С. Князьков // Суперкомпьютерные системы и их применение (SSA-2012) : сб. материалов IV Междунар. науч. конф. – Минск : ОИПИ НАН Беларуси, 2012. – С. 122–126.
4. Патент РФ № 2477513. Ячейка однородной вычислительной среды, однородная вычислительная среда и устройство для конвейерных арифметических вычислений по заданному модулю / Осинин И. П., Князьков В. С. – 10.03.2013.
5. Модулярно-систолический процессор с реконфигурируемой микроархитектурой:Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012610583 Осинин И. П., Князьков В. С. – 10.01.2012.
|
