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異種要素プロセッサ（HEP）[1]は、1982年にDenelcor社によって導入されました。HEPの設計者はBurton Smithです。このマシンは、弾道研究研究所の流体力学の問題を解決するために設計されました。[2] HEPシステムは、その名前が示すように、プロセッサ、データメモリモジュール、I/Oモジュールなど、多くの異種コンポーネントから構成されています。コンポーネントは、スイッチネットワークを介して接続されていました。
HEP システム (最大 16 個の PEM を接続可能) 内の PEM (プロセス実行モジュール) と呼ばれる単一のプロセッサは、かなり型破りで、「プログラム ステータス ワード (PSW) キュー」を介して、最大 50 個のプロセスをハードウェアで同時に維持できました。これまでに提供された最大のシステムには 4 つの PEM がありました。8 段階の命令パイプラインにより、 8 つの異なるプロセスからの命令を同時に処理できました。実際、パイプラインには、特定のプロセスからの命令が 1 つだけ存在することが常に許可されていました。したがって、10 MIPSの完全なプロセッサ スループットは、8 つ以上のプロセスがアクティブな場合にのみ達成でき、単一のプロセスで 1.25 MIPS を超えるスループットを達成することはできませんでした。このタイプのマルチスレッド処理により、今日では HEP はバレル プロセッサに分類されますが、設計者によってMIMD パイプライン プロセッサ[3]と説明されていました。HEP PEM のハードウェア実装は、エミッタ結合ロジックでした。
プロセスは、ユーザー レベルまたはスーパーバイザー レベルのいずれかに分類されました。ユーザー レベルのプロセスは、スーパーバイザー レベルのプロセスを作成でき、スーパーバイザー レベルのプロセスは、ユーザー レベルのプロセスを管理し、I/O を実行するために使用されます。同じクラスのプロセスは、7 つのユーザー タスクと 7 つのスーパーバイザー タスクのいずれかにグループ化する必要がありました。
各プロセッサには、PSW キューと命令パイプラインに加えて、命令メモリ、2,048 個の 64 ビット汎用レジスタ、および 4,096 個の定数レジスタが含まれていました。定数レジスタは、スーパーバイザ プロセスのみがその内容を変更できるという点で区別されていました。プロセッサ自体にはデータ メモリが含まれていませんでしたが、代わりに、データ メモリ モジュールをスイッチ ネットワークに個別に接続できました。
HEP メモリは、完全に独立した命令メモリ (最大 128 MB) とデータ メモリ (最大 1 GB) で構成されていました。ユーザーには 64 ビット ワードとして表示されましたが、実際にはデータ メモリ ワードは 72 ビットで、追加のビットは状態 (次の段落を参照)、パリティ、タグ付け、その他の用途に使用されていました。
HEP は、データ メモリ内のすべてのレジスタと場所に「空」と「満杯」の状態が関連付けられる相互排他制御を実装しました。場所から読み取ると状態は「空」に設定され、その場所に書き込むと状態は「満杯」に設定されます。プログラマーは、空の場所から読み取るか満杯の場所への書き込みを試みた後にプロセスを停止させ、クリティカル セクションを強制することができます。
要素間のスイッチネットワーク[4]は、多くの点で現代のコンピュータネットワークに似ています。ネットワーク上にはノードのセットがあり、各ノードには3つのリンクがあります。パケットがノードに到着すると、ルーティングテーブルを参照して、パケットを宛先に近づけるように転送しようとします。ノードが混雑すると、着信パケットはルーティングされずに渡されます。このように処理されたパケットの優先度は増加され、複数のパケットが1つのノードを争うと、優先度の高いパケットが優先度の低いパケットよりも先にルーティングされます。
スイッチ ネットワークのもう 1 つのコンポーネントは sO システムで、独自のメモリと、ディスクやその他の周辺機器用に接続された多数の個別の DEC UNIBUS バスを備えています。このシステムには、通常は直接表示できないフル/空のビットを保存する機能もあります。初期の IO システムのパフォーマンスは、IO 操作の開始時に大きな遅延が発生したため、ひどく不十分であることが判明しました。Ron Natalie (BRL 所属) と Burton Smith は、地元のステーキハウスでナプキンに予備部品を載せて新しいシステムを設計し、翌週中に運用を開始しました。
HEP の主なアプリケーション プログラミング言語は、独自のFortranバリアントでした。その後、C、Pascal、およびSISALが追加されました。完全空ビットを使用するデータ変数の構文では、名前の前に '$' が付加されます。したがって、'A' はローカル変数の名前になりますが、$A はロックする完全空変数になります。そのため、アプリケーションのデッドロックが発生する可能性があります。'$' の失敗により、意図しない数値の不正確さが生じる可能性があるという問題がありました。
最初の HEP オペレーティング システムは HEPOS でした。Mike Muuss は、 Ballistic Research Laboratory のUnix移植に携わっていました。HEPOS は Unix のようなオペレーティング システムではありませんでした。
コストパフォーマンスが悪いことは知られていたが、HEPは当時としてはいくつかの画期的な機能があったため注目を集めた。HEPはCray-1時代のCDC 7600クラスのコンピュータと同等の性能を持っていた。HEPシステムは、弾道研究所（4台のPEMシステム）、 ロスアラモス、[1] 、アルゴンヌ国立研究所（1台のPEM）、国家安全保障局、および昭光電機（日本、1台のPEM）によってリースされた。ドイツのメッサーシュミット（3台のPEMSシステム）は、それを購入した唯一の顧客である。[5] デネルコアは、ソフトウェア支援と引き換えに、ジョージア大学に2台のPEMシステムを納入した（このシステムはメリーランド大学にも提供されていた）。[6]メッサーシュミットは、HEPを「実際の」アプリケーションに使用した唯一の顧客であり、他の顧客は並列アルゴリズムの実験に使用した。BRLシステムは、 BRL-CADソフトウェアを使用して映画を準備するために使用されたが、これが唯一の実際のアプリケーションであった。 HEP-2 と HEP-3 のより高速で大型な設計が開始されましたが、完成することはありませんでした。このアーキテクチャ コンセプトは、後にコード名 Horizon で具体化されました。
| 外観イメージ | |
|---|---|
 BRL に設置されたシステムの写真は、Mike Muss Computer History Archive でご覧いただけます。 |
参照
参考文献
- ^ ab 「ロスアラモスの HEP コンピュータの経験」。並列 MIMD 計算: HEP スーパーコンピュータとその応用。MIT プレス。1985 年 6 月 27 日。ISBN 978-0-262-25653-7. 2024年12月9日閲覧。
- ^ 「BRL におけるコンピューティングの歴史」。
- ^並列 MIMD 計算: HEP スーパーコンピュータとその 応用。MIT プレス。1985-06-27。ISBN 978-0-262-25653-7. 2024年12月9日閲覧。
- ^ Moore, James W. (1983). 「HEP並列プロセッサ」(PDF) . Los Alamos Science . 1983 : 72–75 . 2024年12月9日閲覧。
- ^ Kulas, Mary C. (1987). 「新興技術のマルチ/パラレル処理（競合分析）」。Digital Equipment Corporation (DEC) - 社内レポート。 2024年12月9日閲覧。
- ^ Padua, David (2011).並列コンピューティング百科事典、第 4 巻。ニューヨーク、NY : Springer Verlag。