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Projeto Lógico de Computadores Arquiteturas Avançadas Prof. Arthur
Projeto Lógico de Computadores
Arquiteturas AvançadasArquiteturas AvançadasMáquinas Paralelas
Prof. [email protected]
2012
Máquinas SIMD1
As máquinas SIMD são usadas na solução de problemas das áreas científica e de engenharia, que envolvam cálculos matemáticos pesados e que utilizem na sua solução estruturas de dados regulares, como vetores e matrizes.Essas máquinas caracterizam-se por possuírem uma única unidade de controle, que executam uma única instrução de cada vez, porém cada uma delas opera sobre diversos itens de dados.
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1SIMD - Single Instruction stream Multiple Data stream (uma sequência de instruções e várias sequências de dados)
Máquinas SIMDOs dois principais tipos de computadores SIMD são, os que utilizam processamento matricial e processamento vetorial.
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Máquinas SIMD
São aqueles em que uma única unidade de controle gera
sinais para controlar diversos elementos de processamento.
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Processadores matriciais:Unidade de Controle
(UC)
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Processador
Memória
Máquinas SIMD
Como uma única unidade de controle está gerenciando todos os elementos de processamento, esses elementos precisam trabalhar em sincronismo.Outro aspecto importante é a forma como estes elementos são interligados uns aos outros (topologia).
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Processadores matriciais:
Máquinas SIMD
As grades retangulares são muito utilizadas, pois se adequam à maioria dos problemas bidimensionais que envolvam matrizes e processamento de imagem, além de serem facilmente escaláveis.O aumento do número de processadores aumenta a banda passante do conjunto.
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Processadores matriciais:
Máquinas SIMD
Uma aplicação típica de um problema de computação científica contém comandos do tipo:
for (i=0; i<n; i++) a[i] = b[i] + c[i];onde a, b e c são vetores.Este loop realiza a soma dos i-ésimos elementos de b e c, guardando o resultado no i-ésimo elemento de a.
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Processadores vetoriais:
Máquinas SIMD
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Processadores vetoriais:
Máquinas SIMD
Os computadores vetoriais também precisam executar operações escalares (não vetoriais) e operações mistas de vetores com escalares.
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Processadores vetoriais:
Operação Exemplos
Ai = f1(Bi) f1 = cosseno, raiz quadrada
Escalar = f2 (A) f2 = soma, mínimo
Ai = f3 (Bi,Ci) f3 = soma, subtração
Ai = f4(escalar,Bi) f4 = multiplicação de Bi por uma constante
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