Новосибирский государственный университет Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

STAR-100

Разработка конвейерной системы STAR-100 (STAR - STring ARray computer - векторный компьютер) осуществлялась фирмой CDC с 1965 по 1973 г. Система была анонсирована в 1970 г., а первая ее поставка была проведена в августе 1973 г. Быстродействие ВС - 108 опер./с, стоимость - 15 млн долл.

Система STAR-100 создавалась с учетом языка программирования APL (A Programming Language). Язык APL (или АЛЛ) - диалоговый язык программирования, характеризуется развитыми средствами работы с регулярными структурами данных (векторами, матрицами, массивами) и богатым набором базовых операций и компактностью записи.

Вычислительная система STAR-100 состояла из двух подсистем: первая осуществляла переработку данных, вторая - функции операционной системы. Ядром первой подсистемы являлся процессор, образуемый из нескольких конвейеров. В типовых конфигурациях системы STAR-100 процессоры состояли из трех конвейеров: K₁ K₂, K₃. Конвейеры были специализированными: два из них (K₁, K₂) служили для выполнения векторных операций, а третий (K₃) - для реализации операций над скалярными операндами, т.е. K₁ и K₂ - конвейеры (Floating-Point Pair Pipelines), каждый из которых служил для выполнения операций с плавающей запятой над парами векторов данных, K₃ - конвейер (string data pipeline), предназначавшийся для обработки обычных операндов, не организованных в векторы. Конвейеры K₁ и K₂ выполняли основной объем вычислений, следовательно, они определяли уровень быстродействия системы STAR-100 в целом.
Конвейеры STAR-100 имели программируемую структуру (т.е. были с изменяемой конфигурацией), следовательно, в них можно было (на одном и том же множестве элементарных блоков обработки) выполнять различные арифметические операции. Однако, до начала новой операции конвейер следовало перенастроить (запрограммировать на выполнение очередной операции).
В конвейерах K₁ и K₂ путем введения служебного булевского вектора была обеспечена избирательная обработка компонентов векторов-операндов. Единица в i-м разряде булевского вектора означала, что операция над i-ми компонентами соответствующей пары векторов производиться не будет.
В каждом конвейере была заложена возможность реализации операции сложения, а в двух из них - K₁ и K₂ - операций умножения и деления. Состав элементарных блоков обработки информации конвейеров был выбран с учетом распределения вероятностей использования микроопераций различных типов.
Каждый конвейер K_i (i = 1, 2, 3) мог включать в себя приблизительно 30 блоков обработки информации. Все блоки работали параллельно, но каждый из них оперировал с вполне определенными элементами векторов данных либо со своими скалярными операндами.
Любой конвейер воспринимал 64-разрядный код либо как один 64-разрядный операнд, либо как два 32-разрядных операнда. Время выполнения операции над парой операндов в любом из блоков конвейеров не превышало 40 нс. Следовательно, данные могли поступать в процессор (точнее, только в конвейеры K₁ и K₂) со скоростью 103 млн опер./с.

Система STAR-100 имела набор из 230 команд, из которых 65 команд предназначалось для работы с векторами данных и 130 команд - для работы со скалярами.

Средства управления подсистемой переработки данных были представлены композицией из устройства управления командами (УУК), устройства управления потоками (УУП) и устройства управления доступом к памяти (УУДП). Первое устройство (УУК) имело буфер опережающего просмотра команд (емкостью в четыре 512-разрядных суперслова) со стековым механизмом работы. Второе устройство (УУП) использовалось для управления потоками операндов и команд между УУДП, конвейерами и УУК.

Оперативная память предназначалась для хранения программ и данных. Она была реализована на магнитных сердечниках и имела емкость 512-1024 К 64-разрядных слов, т.е. до 8 Мбайт. Память могла включать в себя до 32 модулей и относилась к классу памятей с перемежающимися адресами. Время цикла памяти было равно 1,28 мкс, однако допускались одновременные обращения к составляющим модулям.
Имелись четыре виртуальных канала обращения к памяти, которые реализовывались устройством управления доступом к памяти. Два канала использовались для чтения операндов (для каждого из конвейеров K₁ и K₂, работавших параллельно, из памяти выбиралось по два 64-разрядных операнда); один - для записи результатов (64-разрядный результат от каждого из конвейеров K₁ и K₂); один - для обмена информацией с устройствами ввода-вывода (либо с одним быстродействующим устройством с полосой пропускания 128 бит, либо с восемью медленными устройствами в режиме разделения времени).
Буферная память - введена вследствие того, что быстродействие оперативной памяти было существенно ниже быстродействия процессора. Буферная память представляла собой совокупность регистров с временем цикла 40 нс. Назначение канала прямого доступа в память (КПДП) и мультиплексного канала (МК) следует из их названий и структуры связей между устройствами STAR-100.

Операционная система (ОС) STAR-100 относилась к классу распределенных. Ее функции, включая управление внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода информации, реализовывались специальной вычислительной сетью из девяти мини-машин. Система программирования STAR-100 включала компиляторы с языков APL-STAR, COBOL и FORTRAN.

Первый образец системы STAR-100 был установлен в Ливерморской радиационной лаборатории им. Лоуренса (Lawrence Livermore Laboratory). Были осуществлены поставки системы в правительственные организации и в армию США. Система STAR-100 использовалась для управления запуском антиракет в системе противоракетной обороны США; она широко применялась при решении сложных проблем науки, техники и экономики.

Вычислительная система STAR-100 допускала модификации: в ней можно было изменять число конвейеров, число и состав внешних устройств, емкость оперативной и внешней памяти и т.д. Создавались и усеченные варианты STAR-IB, а также система SUPERSTAR (или CDC 8600), которая в 1,5-4 раза превосходила по производительности STAR-100 и была более компактной (реализована на более совершенных интегральных схемах).

Литература

Дополнительная:

1. Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем: Учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 520 с.

Ключевые термины:  векторные вычислительные системы;

Контекстный поиск: Задайте образец для поиска:
    

Федотова Ольга

НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН