并行算术逻辑处理装置制造方法及图纸

一种其算术－逻辑处理由多个处理单元分担并以并行方式进行的并行算术－逻辑处理装置，包括一个大规模数据连续读／写的大容量串行存取存储器２、一个小规模数据连续读／写的小容量串行存取存储器３和一个小规模数据的随机写入／读出的高速通用随机存取存储器４。一个根据处理规模决定是否启用存储器的ＣＰＵ５。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种并行算术-逻辑处理装置，该装置可以很方便地在科技领域中用作执行算术运算的计算机。特别是涉及一种并行算术-逻辑处理装置，由于在科技算术逻辑运算中经常遇到具有庞大数据量的矩阵数据，该装置中采用了一个连续的数据读写存储装置做为矩阵数据写中的存贮单元以减少处理时间和生产成本。不妨说，近来技术方面的发展归因于大规模的复杂的科学计算成为可能。在科技计算过程中，矩阵运算(如超大规模一阶联立方程组的求解或矩阵特征值的计算)是经常发生的。就规模(行乘列)为(例如)n×n的矩阵而言，对于以矩阵作为系数的一阶联立方程组的计算、递矩阵的计算，矩阵特征值或特征向量的计算来说，其处理运算量等于O(n3)。所以，如果行数和/或列数(即n值)增加，处理运算量则必然会增大。该由目前的计算机快速执行大量的运算。虽然到目前为止的计算机的中央处理单元(CPU)的处理速度已经大大地增加了，但是要工很长时间在存储器中存取数据，因此，减慢了计算机的总的处理速度。为了尽可能地减少在存储器中存取数据所必需的时间，已经开发了一种计算机，其中如附图说明图14所示，在CPU101和主存103之间设有一个能够高速存取的(虽然与主存103相比，其存储容量更小)被称为高速缓存102的附加存储器。采用这种计算机，通过总线105事先将必要的数据从主存103读到高速缓存102中，以使必要的数据从高速缓存102中读出。由于高速缓存102允许高速存取，就可以更快地执行处理运算。另一方面，还有一种已知的所谓超级计算机，它具有复数向量寄存器117，用于执行对集总数据的相同的处理运算，比如图15所示的矩阵运算。为了直接处理向量寄存器117中所含数据，能够直接访问执行二进制浮点加法运算的加法器110，和执行二进制浮点乘法运算的乘法器111及执行二进制浮点除法运算的除法器112的多个寄存器是按一维形式排列的。在上述超级计算机执行处理运算之前，数据通过一个向量输入/输出电路119的运行，经数据线118，120从主存121中预先调入向量寄存器117中。调入向量寄存器117中的数据通过输入总线113提供给算术-逻辑单元110-112以执行处理运算。通过输出总线114将处理后的数据提供给向量寄存器117以便被重新写入其中。处理后的数据(即重新写入向量寄存器117中的数据)由向量输入/输出电路119读出以便被重新存入主存121中。利用超级计算机，可以向量寄存器117以一种集总方式执行算术-逻辑运算。此外，由于最终将处理过的数据在主存121中存储的管道运算而使高速处理成为可能。然而，有了采用象如图14所示的高速缓存102的计算机，则整个数据的一部分被存入高速缓存102中，而其余的数据在执行处理运算过程中被存入主存103中。所以，如果由于所谓误操作而未能将处理运算所必需的数据存入高速缓存102中的话，则有必要在CPU101处于等待状态的同时，将存入主存103中的数据读出。其结果，就无法快速地执行大规模的运算。除此以外，有了图15中所示的超级计算机，则向量寄存器117一般在容量上要受到限制，即，如果需要执行大规模处理运算的话，就不可能将全部数据存在向量寄存器117中。因此，无法存入向量寄存器117中的数据必需从主存121中读出以便存入向量寄存器117中。由于读出和存储多余的数据需要大量的时间，因此，仍无法快速地执行大规模计算运算。同时，可以通过向比如高速缓存102和向量寄存器117提供一种可达到高速存取的具有大存储量的附加存储器来克服上述问题。然而，这种可高速存取的大容量附加存储器需要较大的安装区域且由于计算机大小及生产成本的增加而使价格提高了。考虑到已有技术中的上述问题，本专利技术的目的是提供一种并行算术-逻辑处理装置，该装置可以高速执行大规模算术-逻辑运算并且还可以减小计算机尺寸和降低生产成本。本专利技术提供了一种并行算术-逻辑处理装置，其中待处理数据被控制装置分为第一数据和第二数据并提供给多个处理单元以便由处理单元进行并行处理。这些处理单元包括对第一数据进行连续写读的第一存储装置，对第二组数据进行连续写读的第二存储装置，对于从第一存储装置中读出的第一数据执行算术-逻辑处理运算和对从第二存储装置中读出的第二数据执行算术-逻辑处理运算的处理装置，将第一和第二数据从控制装置传送到第一和第二存储装置并将处理后的数据从处理装置中传送到控制装置的传输装置，以及用来控制传输装置中的数据输入/输出的传输控制装置。第一数据是矩阵数据而第二数据是向量数据。第一存储装置是一种用来对第一数据进行连续写读的串行存取存储器。第二存储装置是一种用来对第二数据进行随机写入/读出的随机存取存储器。第二存储装置是一种用来对第二数据进行连续写入/读出的串行存取存储器。第二存储装置包括一个用来对第二数据进行随机写入/读出的随机存取存储器和一个用来对第二数据进行连续写入/读出的串行存取存储器。利用本专利技术的并行算术-逻辑处理装置，由控制装置划分出的第一和第二数据被送到处理单元。来自控制装置的第一数据被送到第一存储装置，而来自控制装置的第二数据被送到第二存储装置。从第一和第二存储装置中读出的第一和第二数据由处理装置进行处理，来自处理装置的处理数据被送到控制装置。利用本专利技术的并行算术-逻辑处理装置，具有大数据量的数据(如矩阵数据)被第一存储装置用作第一数据(所述第一存储装置包括一个用于数据连续写读的串行存取存储器)，而具有小数据量的数据(如向量数据)被第二存储器用作第二数据，其中第二存储装置包括一个用于数据的随机写/读的随机存取的存储器或一个用于数据的连续写入/读出的串行存取存储器。虽然对于串行存取的存储器来说只可能进行连续数据存取，但是它能够进行高速的数据写入和数据读出。此外，对于随机数据写入或读出来说，由于产生地址的地址解码器可以被简化或省去，因此，可以廉价地制造出具有大存储量的串行存取存储器。在科技计算中，需要随机存取的数据(如向量数据)只有很少一点，而却存在大量的只需连续存取的数据(如矩阵数据)。因此，通过采用廉价的具有较小存储量的随机存储器作为第二存储装置和采用具有较大的存储容量的串行存取的存储器作为第一存储装置，可以降低并行处理装置的生产成本，同时可以快速地处理具有大数据量的数据。有了本专利技术的并行算术-逻辑处理装置，可以如上所述，分别将具有较大存储量的串行存取存储器和具有较小存储量的随机存取存储器用作第一存储装置和第二存储装置。利用串行存取存储器进行较大数据量数据(如矩阵数据)的写入和读出，而利用随机存取存储器进行较小数据量数据(如向量数据)的写入和读出。串行存取存储器可以只执行连续的数据存取，且由于这一特定原因，它可以进行高速的数据写入和读出，因此，有可能避免了由于存储器的存取造成的数据处理中的延迟，且因此加快了大数据量数据的计算速度。另一方面，由于并行算术一逻辑运算不是为适应任何特殊算法而设计的，因此，它能够适应许多种主要由连续的数据存取构成的算法。此外，通过提供一种除具有较大存储容量的串行存取存储器以外的具有较小存储容量的串行存取的存储器，就可以快速地执行需要连续存取的计算，如仅涉及矩阵数据的计算或仅涉及向量数据的计算。由于还提供了随机存取存储器，因此，还可以适应需要非连续的存储器存取的算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并行算术－逻辑处理装置，其中待处理数据被控制装置划分为第一数据和第二数据，并提供给多个处理单元，以便由所述处理单元进行并行处理，所述处理单元包括：用于所述第一数据的连续写入和读出的第一存储装置，用于所述第二数据的连续写入和读出的 第二存储装置，用来对于来自所述第一存储装置的所述第一数据和来自所述第二存储装置的所述第二数据执行算术－逻辑处理运算的处理装置，用于将所述第一数据和第二数据从所述控制装置传送到所述第一存储装置和第二存储装置，然后再将处理后的数据从所述 处理装置提供给所述控制装置的传输装置，用于控制所述传输装置的数据输入／输出的传输控制装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：代田典久，加藤泰信，大宅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]