Мощные блоки вычислений.

Обрабатывающие элементы PEx и PEy (Processing Elements) производят независимую вычислительную обработку. Каждый PE содержит регистровый файл и три вычислительных блока: арифметико-логическое устройство, умножитель и устройство сдвига. Вычислительные инструкции для этих элементов могут выполняться за один цикл, вычисления могут проводиться с фиксированной и плавающей запятой.

Рис. 9: Структура обрабатывающего элемента.

Структура обрабатывающего элемента показана на рис. 9. Данные для и их вычислительных блоков идут через регистровый файл. Регистровый файл подключен к шинам данных памяти программ и данных. Умножитель и АЛУ поддерживают следующие форматы обрабатываемых чисел:

• 32 битное число с плавающей запятой. Используется 23 битная мантисса, 8 бит порядка и бит знака. Оставшиеся 8 бит не используются и устанавливаются в ноль.
• 40 битное число с плавающей запятой. Это формат повышенной точности, содержащий дополнительные 8 бит мантиссы. То есть используется 31 бит мантиссы, 8 бит порядка и бит знака.
• 16 битное число с плавающей запятой. Используется 11 бит мантиссы, 4 бита экспоненты и бит знака. Устройство сдвига поддерживает команды, осуществляющие преобразования типов между 32 битными и 16 битными числами с плавающей запятой. Выполнение этих команд занимает один цикл.
• 32 битное число с фиксированной запятой. Числа с фиксированной запятой всегда занимают 32 бита.

Поддерживается два режима округления: округление к нулю, округление к ближайшему.

АЛУ поддерживает следующие арифметические и логические операции:

• Сложение, вычитание, нахождение среднего для чисел с плавающей и фиксированной запятой
• Двоичный логарифм, масштабирование, извлечение мантиссы для чисел с плавающей запятой
• Логические операции 'И', 'ИЛИ', 'НЕ', 'исключающее ИЛИ'
• Функции: 'abs', 'pass', 'min', 'max', 'clip', 'compare'
• Преобразование форматов
• Ö x, [1/(Ö x)]

Умножитель может принимать в качестве операндов 32 или 40 битные числа с плавающей запятой и выдавать результат в формате 32 или 40 битного числа с плавающей запятой или принимать операнды в формате 32 битного числа с фиксированной запятой и выдавать 80 битный результат. Умножитель может выполнять следующие инструкции:

• Умножение чисел
• Умножение с накоплением и возможным округлением чисел с фиксированной запятой
• Округление регистра результата
• Очистка регистра результата

Отличительной особенностью обрабатывающего элемента является возможность параллельной работы АЛУ, регистрового файла и умножителя (блок сдвига в параллельных операциях не участвует). Параллельные вычисление занимают только один цикл, хотя задействуют несколько блоков. Таким образом, за один цикл можно выполнить инструкцию АЛУ и умножителя и даже две инструкции АЛУ. Параллельная работа накладывает ограничения на то, в каких регистрах находятся операнды. Рис. показывает это ограничение.

Рис. 10: Закрепление операндов при параллельном выполнении инструкций.

Дата добавления: 2015-09-05