Processadores vetoriais

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  • Publicado : 19 de novembro de 2011
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Apresentação

O presente documento consiste em um relatório de levantamento de dados sobre Processadores Vetoriais e Tecnologia SSE (versões 1, 2, 3 e 4), referente à disciplina de Projeto Lógico de Computadores, visando produzir entre os acadêmicos uma base teórica para que seja possível desenhar uma solução consistente acerca de algumas das tecnologias disponíveis atualmente.
O relatórioestá dividido em duas grandes partes: (a) Processadores Vetoriais; e (b) Tecnologia SSE. Já essas, estão subdivididas em Descrição, Características Técnicas, Aplicações, Possíveis Fornecedores e Custos. Em Tecnologia SSE, ainda, são apresentados separadamente as características técnicas individuais das versões (1, 2, 3 e 4).

1. Processadores Vetoriais

1.1. Descrição

A arquiteturados computadores foi dividida em basicamente em 4 nichos pelo pesquisador Michael Flynn, criando assim a taxonomia de Flynn, que pode ser definida da seguinte maneira, segundo Tanenbaum (2001):
SISD: Single Instruction, Single Data (Única Instrução, Único Dado), ou seja, é uma das arquiteturas mais simples podendo operar um dado a cada ciclo de instrução.
SIMD: SingleInstruction, Multiple Data (Única Instrução, Múltiplos Dados), esse tipo de arquitetura é muito utilizada na área científica, pelo fato de uma única instrução ser aplicada simultâneamente a vários dados, um exemplo o vetor ou matriz de dados.
MISD: Multiple Instruction, Single Data (Múltiplas Instruções, Único Dado), seria um esboço de computação paralelas aplicada, aonde múltiplas instruçõesoperam sobre o mesmo dado, um exemplo prático, seria a técnica de pipeline, pelo fato de utilizar várias instruções em único dado, consegue assim, aproveitar melhor o potencial de processamento do núcleo.
MIND: Multiple Instruction, Multiple Data (Múltipas Instruções, Múltiplos Dados), consiste em uma técnica utilizada para conseguir um certo grau de paralelismo. Ao montar um computadorcom esta arquitetura são utilizados vários processadores MIND, estes trabalham de forma assíncrona e independente, eles podem estar executando diferentes instruções em diferentes fragmentos de dados.
Como explicado em Wikipedia (2011), um processador vetorial é formado, basicamente por dois componentes Unidade Escalar, que é responsável pelo processamento de dados dispersos, ou seja, quenão esteja sendo implementados em vetores ou matrizes, e a Unidade Vetorial, que é a responsável por todo o processamento vetorial encaminhado ao CPU. A unidade escalar tem como objetivo realizar tarefas que devem ser executadas de modo sequencial, porém quando encontrada uma instrução vetorial é direcionada a unidade vetorial, que irá calcular os parâmetros de endereçamento dos operandosvetoriais. Os parâmetros de endereçamento são enviados ao controlador de memória e gerador de endereços.

1.2. Características Técnicas

A arquitetura SIMD (single Instruction Multiple Data), explicada em Wikipedia (2011), executa a mesma instrução sobre vários dados, como um vetor. A única diferença deste modelo para o processamento vetorial foi a utilização de pipeline.
Os processadoresvetoriais operam com 64 elementos em cada vetor podendo ser executado 2 vetores em cada instrução que também podem ser chamados de "loops".
Sanches (2010) explica que existem dois tipos de processadores vetoriais, processadores via memória, ou orientado a memória e processadores via registradores, ou orientado a registradores. Os processadores vetoriais via memória são mais antigos tendocomo princípio a manipulação dos dados na memória, ou seja, obtém os dados da memória, e após processados, os retorna para a memória.
Por outro lado, Wikipedia (2011) decreve que os processadores vetoriais via registradores é a arquitetura mais recente para processadores vetoriais, tendo quase todas as suas operações realizadas “nos registradores”, com exceção de duas instruções as instruções...
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