TI 어드밴스드 사이언티픽 컴퓨터

TI Advanced Scientific Computer

ASC(Advanced Scientific Computer)는 1966년부터 [1]1973년까지 TI(Texas Instruments)에 의해 설계 및 제조된 슈퍼 컴퓨터입니다.ASC의 중앙 처리 장치(CPU)는 고성능의 핵심인 성능 향상 기술인 벡터 처리를 지원했습니다.ASC는 Control Data Corporation STAR-100 슈퍼컴퓨터(같은 해에 도입)와 함께 벡터 프로세싱을 갖춘 최초의 컴퓨터였다.그러나 이 기술에 대한 이해가 부족했기 때문에 ASC나 STAR-100에 의해 이 기술의 잠재력이 완전히 실현되지 않았습니다. 벡터 처리를 완전히 실현하고 대중화할 수 있는 것은 1975년에 발표된 Cray Research Cray-1 슈퍼 컴퓨터였습니다.Cray-1에서의 벡터 처리의 보다 성공적인 구현은 ASC(및 STAR-100)를 제1세대 벡터 프로세서로 규정하고, Cray-1은 제2세대에 속하게 됩니다.

역사

TI는 석유 탐사 회사의 지진 조사를 실시한 GSI(지질물리학 서비스 주식회사)의 부서로 시작되었다.GSI는 이제 TI의 자회사였고, TI는 최신 컴퓨터 기술을 지진 데이터셋의 처리 및 분석에 적용하고자 했습니다.ASC 프로젝트는 어드밴스드 지진 컴퓨터로 시작되었습니다.프로젝트가 발전함에 따라 TI는 범위를 넓히기로 결정했다."지진"이라는 이름이 "Scientific"으로 대체되어 ASC라는 명칭을 유지할 수 있게 되었습니다.

원래 소프트웨어는 운영 체제와 FORTRAN 컴파일러를 포함하여 컴퓨터 사용 회사의 계약에 따라 George R의 지시에 따라 실행되었습니다.트림블 [2][3]주니어는 나중에 TI에게 인수되었다.댈러스에 있는 Southern Metholic University는 ASC용 ALGOL 컴파일러를 개발했습니다.

아키텍처

ASC는 Seymour Cray의 획기적인 CDC 6600과 유사한 조직에서 CPU와 8개의 I/O 채널 컨트롤러에 의해 액세스되는 단일 고속 공유 메모리를 기반으로 합니다.메모리는 메모리 컨트롤 유닛(MCU)의 제어만으로 액세스 할 수 있었습니다.MCU는 2방향 256비트/채널 병렬 네트워크로 최대 8개의 독립된 프로세서를 지원할 수 있으며, "메인 메모리"(확장 메모리)에 액세스하기 위한 9번째 채널이 있습니다.MCU는 캐시 컨트롤러로도 기능하여 8개의 프로세서 포트에서 반도체 기반 메모리에 대한 고속 액세스를 제공하며 메인 메모리의 24비트 주소 공간에 대한 모든 통신을 처리합니다.MCU는 비동기식으로 동작하도록 설계되어 있어 다양한 속도로 동작하며 여러 성능 포인트에 걸쳐 확장할 수 있습니다.예를 들어 메인 메모리는 실제로는 사용되지 않았지만 저속하지만 저렴한 코어 메모리로 구성할 수 있습니다.가장 빠른 속도로는 포트당 8000만 32비트 워드/초의 전송 속도를 유지할 수 있으며, 총 전송 속도는 초당 6억4000만 워드입니다.이것은 그 시대의 가장 빠른 기억조차 감당할 수 없는 것이었습니다.

CPU의 클럭 사이클은 60ns(16.67MHz 클럭 주파수)이며, 그 논리는 원래 ILIAC IV 슈퍼컴퓨터용으로 TI에 의해 개발된 20 게이트 이미터 결합 논리 집적회로에서 구축되었습니다.CPU는 스칼라, 벡터 또는 매트릭스에서 작동하는 마이크로코드 산술 및 수학 명령을 지원하는 매우 진보된 아키텍처와 구성을 가지고 있었습니다.벡터 처리 설비는 메모리 대 메모리 아키텍처를 가지고 있었습니다.여기서 벡터 오퍼랜드가 읽혀지고 그 결과 벡터가 메모리에 씁니다.CPU에는 1개, 2개 또는 4개의 벡터 레인이 있으며 설치된 벡터 레인의 수에 따라 CPU는 사이클마다 1~4개의 벡터 결과를 생성할 수 있습니다.벡터 레인은 스칼라 명령에도 사용되었으며, 각 레인은 최대 12개의 스칼라 명령을 동시에 비행 중에 유지할 수 있었다.4개의 레인으로 구성된 CPU는 전체 CPU에서 최대 36개의 명령을 허용합니다.

이 프로세서는 48개의 32비트 레지스터를 가지고 있었는데, 이는 당시로서는 엄청난 숫자였다.레지스터 중 16개는 어드레싱, 16개는 스칼라 연산에, 8개는 인덱스 오프셋에, 8개는 벡터 명령의 다양한 파라미터를 지정하는 데 사용되었습니다.데이터는 로드/스토어 명령에 의해 레지스터와 메모리 간에 이동되었으며, 한 번에 4~64비트(2개의 레지스터)에서 전송할 수 있습니다.

대부분의 벡터 프로세서는 메모리 대역폭에 제한이 있는 경향이 있었습니다.즉, 메모리로부터 데이터를 취득하는 것보다 데이터를 고속으로 처리할 수 있었습니다.이것은 현대의 SIMD 설계에서도 여전히 큰 문제로 남아 있습니다.그 때문에, 현대의 컴퓨터 설계에서는 메모리 스루풋의 향상에 많은 노력을 기울였습니다(대부분의 성공에는 이르지 못했습니다.ASC에서는 메모리 버퍼 유닛(MBU)이라고 불리는 CPU 내의 메모리인터페이스를 사용해, 장래의 메모리 액세스를 예측해, 보이지 않게 스칼라 레지스터에 로드하는 룩어헤드 유닛에 의해서, 이것은 다소 개선되었습니다.

「주변기기 프로세서」는, operating system과 operating system내의 프로그램을 재빠르게 실행하고, CPU에 데이터를 공급하는 전용의 시스템입니다.PP는 8개의 "가상 프로세서"(VP)로 구성되었으며 명령과 기본 정수 연산만 처리하도록 설계되었습니다.VP마다 독자적인 프로그램카운터와 레지스터가 있어 메모리 액세스만으로 8개의 프로그램을 동시에 실행할 수 있었습니다.8개의 프로그램을 계속 실행하는 것으로, 시스템은 그 시점에서 메모리 버스상에서 이용 가능한 데이터에 따라 CPU상의 프로그램의 실행을 셔플 할 수 있게 되어, CPU가 메모리로부터의 데이터를 기다리는 「데드 타임」을 최소한으로 억제할 수 있었습니다.

PP에는 64개의 32비트 통신 레지스터(CR) 세트도 포함되어 있습니다.CR에는 CPU, VP 및 채널컨트롤러 등 ASC의 다양한 부분 간의 통신에 필요한 상태가 저장되어 있습니다.

ASC 명령어 세트에는 고속 푸리에 변환(FFT)의 계산 속도를 높이기 위한 비트 반전 명령이 포함되어 있습니다.ASC가 생산될 무렵에는 이 연산을 필요로 하지 않는 더 나은 FFT 알고리즘이 개발되었습니다.TI는 이 지시의 유효한 사용법을 최초로 생각해 낸 사람에게 현상금을 제시했지만, 회수되지 않았습니다.

시장 접수

ASC 머신이 1970년대 초에 처음 출시되었을 때 CDC STAR-100을 포함한 거의 모든 머신보다 성능이 뛰어났으며 특정 조건에서는 일회성 ILIAC IV와 일치했습니다.그러나 1975년 Cray-1이 발표되었을 때 설치된 것은 7대뿐이었다.Cray-1은 거의 모든 설계를 메모리에 [clarification needed][citation needed]대한 고속 액세스에 전념하고 있습니다.여기에는 100만 개가 넘는 64비트 워드의 반도체 메모리와 ASC(12.5ns)의 1/5 사이클 타임이 포함됩니다.ASC는 어떤 면에서는 더 확장성이 높은 설계였지만 슈퍼컴퓨터에서는 시장 속도가 [clarification needed]선호되고 Cray-1은 훨씬 더 빨랐다.ASC 판매는 거의 하룻밤 사이에 종료되었으며 업그레이드된 ASC는 원래보다 5분의 1 사이클 시간으로 설계되었지만 Texas Instruments는 시장에서 철수하기로 결정했습니다.

벡터 처리 응용 프로그램

ASC #1의 시제품은 1개의 파이프 시스템으로, 독점적인 정보상의 이유로 TI의 메인 플랜트에서 오프사이트로 텍사스주 오스틴에서 도입되었습니다.이후 2개의 파이프로 업그레이드되어 ASC #1A로 이름이 변경되었습니다.그런 다음 TI의 GSI 부서가 지진 데이터 처리를 위해 사용했다.ASC #2는 네덜란드의 Shell Oil Company에 임대되어 지진 데이터 처리에도 사용되었습니다.ASC #3은 탄도미사일 요격 기술 개발을 위해 앨라배마주 헌츠빌의 레드스톤 아스널에 설치되었다.SALT 조약과 함께, 이 시스템은 나중에 댐 응력 분석을 위해 미시시피 빅스버그에 있는 육군 공병대로 재배치되었다.ASC #4는 프린스턴 대학의 NOAA가 일기 예보 모델을 개발하기 위해 사용했습니다.ASC 시스템 #5 및 #6은 오스틴에 있는 TI의 주요 플랜트에 설치되었으며 지진 데이터 처리에도 GSI에 의해 사용되었습니다.ASC #7은 플라즈마 물리학 연구를 위해 워싱턴 D.C.[4]에 있는 해군 연구소에 갔다.

레퍼런스

  1. ^ Electronics. McGraw-Hill Publishing Company. 1973. p. 36.
  2. ^ George R. Trimble Jr. (June 24, 2005). "CUC History". Computer History Museum. Retrieved May 30, 2010.
  3. ^ George R. Trimble Jr. (Summer 2001). "A brief history of computing. Memoirs of living on the edge". IEEE Annals of the History of Computing. IEEE Computer Society. 23 (3): 44–59. doi:10.1109/85.948905. S2CID 5259268.
  4. ^ http://bitsavers.org/pdf/ti/asc/ASC_6.jpg[베어 URL 이미지 파일]
  • 피터 M. 코게(1981년).파이프라인 컴퓨터의 아키텍처.테일러 & 프란시스, 페이지 159~162.

외부 링크