2010
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2010 年度 大学院システム情報科学府 コンピュータアーキテクチャ特論 PowerPoint PPT Presentation


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2010 年度 大学院システム情報科学府 コンピュータアーキテクチャ特論. 村上和彰 井上弘士 大学院システム情報科学研究院情報知能工学部門 aca @soc.ait.kyushu-u.ac.jp. 講義の目的. コンピュータアーキテクチャと は何かを理解する 学部講義「コンピュータアーキテクチャ Ⅰ & Ⅱ 」 与えられた制約条件および設計空間の中で最適なコンピュータアーキテクチャを求めることが出来るようになる 本講義の演習 コンピュータアーキテクチャ決定上の設計軸を定義し、その設計選択肢を挙げてその中の1つを選択すると同時に、他人にその選択理由を納得させられる

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2010 年度 大学院システム情報科学府 コンピュータアーキテクチャ特論

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Presentation Transcript


2010

2010年度大学院システム情報科学府コンピュータアーキテクチャ特論

村上和彰 井上弘士

大学院システム情報科学研究院情報知能工学部門

[email protected]


2010

講義の目的

  • コンピュータアーキテクチャとは何かを理解する

    • 学部講義「コンピュータアーキテクチャⅠ&Ⅱ」

  • 与えられた制約条件および設計空間の中で最適なコンピュータアーキテクチャを求めることが出来るようになる

    • 本講義の演習

  • コンピュータアーキテクチャ決定上の設計軸を定義し、その設計選択肢を挙げてその中の1つを選択すると同時に、他人にその選択理由を納得させられる

  • 将来動向(技術、ライフスタイル、ビジネス、等)を予測し、将来有望なコンピュータアーキテクチャを提案出来る

「アーキテクトシップ」を身につける!


2010

歴史上の主要なアーキテクチャ論争

  • CISC vs. RISC

  • ベクトルマシン vs. スカラマシン

  • 共有メモリ vs. 分散メモリ

  • 間接網(FatTree、等) vs. 直接網(メッシュ、等)

  • シングルコア vs. マルチコア

  • iPhone vs. Android

  • 2次元実装 vs. 3次元実装

  • 次世代スパコン必要 vs. 不要


2010

ベクトル・プロセッサ

スカラ・プロセッサ

ベクトル・プロセッサ vs.スカラ・プロセッサ

VFU

FPU

ORN

FR

VR

LSU

VLSU

IMBM

DC

CR: Cache Refill Controller

DC: Data Cache

FR: Floating-point Register

FPU: Floating-point Processing Unit

LM: Linear Memory

LSU: Load/Store Unit

LM

CRC

IMBM: Interleaved Multi-Bank Memory

ORN: Operand Routing Network

VFU: Vector Functional Unit

VLSU: Vector Load/Store Unit

VR: Vector Register


2010

そもそもHPCアーキテクチャに対する要件は何なのか?


2010

これらの要件に関して従来のHPCマシンはどう応えたか?


2010

ベクトル・プロセッサ vs.スカラ・プロセッサ


2010

性能(ポンプの消火能力)は何で決まるか?

主記憶からベクトル演算器へのデータ供給能力,つまり,メモリ・バンド幅(=ホースの水汲み能力)を如何に大きく出来るか?

ベクトル・プロセッサの処理形態

ベクトル・レジスタ

(ホースの一部)

ベクトル演算器

(ポンプ)

主記憶

(大きな池)

巨大なメモリ・バンド幅が必要!


2010

性能(消防士の消火能力)は何で決まるか?

主記憶-キャッシュ-レジスタというメモリ階層において,如何にして上位層のキャッシュ(=小さな溜池)やレジスタ(消火槽)のデータ(=水)を絶やさないようにするか?

スカラ・プロセッサの処理形態

キャッシュ・メモリ

(小さな溜池)

スカラ演算器

(消防士)

巨大なメモリ・バンド幅は不要!

主記憶

(大きな池)

如何にしてデータ(=水)を絶やさないかが鍵!

スカラ・レジスタ

(消火槽)


2010

次回&次々回講義~スカラvs. ベクトル~

  • 次回講義までに、各自、文献等でスカラプロセッサとベクトルプロセッサについて調査すること

  • 宿題:下記の要領でレポート(PPT)作成

    • 学籍番号が偶数の学生:スカラ派としてベクトル派を論破する論陣を構築

    • 学籍番号が奇数の学生:ベクトル派としてスカラ派を論破する論陣を構築

  • スカラ派とベクトル派に分かれて、「スカラvs. ベクトル」を議論

    • 時代設定は現在

  • その後、社長視点で「スカラ vs. ベクトル」に各自結論を出す


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