Подключение и отключение процессорных элементов

В процессе вычислений в ряде операций должны участвовать только определенные ПЭ, в то время как остальные ПЭ остаются бездействующими. Разрешение и запрет работы ПЭ могут исходить от контроллера массива процессоров (глобальное маскирование) и реализуются с помощью схем маскирования ПЭ. В этом случае решение о необходимости маскирования принимается на этапе компиляции кода. Решение о маскировании может также приниматься во время выполнения программы (маскирование, определяемое данными), при этом опираются на хранящийся в ПЭ флаг разрешения маскирования F.

При маскировании, определяемом данными, каждый ПЭ самостоятельно объявляет свой статус «подключен/не подключен». В составе системы команд имеются наборы маскируемых и не маскируемых команд. Маскируемые команды выполняются в зависимости от состояния флага F, в то время как немаскируемые флаг просто игнорируют. Рассмотрим процедуру маскирования на примере предложения IF-THEN-ELSE. Пусть x – локальная переменная (хранящаяся в локальной памяти каждого ПЭ). Предположим, что процессор- ные элементы массива параллельно выполняют ветвление:

IF (x> 0) THEN < оператор A> ELSE < оператор В>

и каждый ПЭ оценивает условие IF. Те ПЭ, для которых условие x > 0 справедливо, установят свой флаг F в единицу, тогда как остальные ПЭ – в ноль. Далее КМП распределяет оператор А по всем ПЭ. Команды, реализующие этот оператор, должны быть маскируемыми. Оператор А будет выполнен только теми ПЭ, где флаг F установлен в единицу. Далее КМП передает во все ПЭ немаскируемую команду ELSE, которая заставит все ПЭ инвертировать состояние своего флага F. Затем КМП транслирует во все ПЭ оператор В, который также должен состоять из маскируемых команд. Оператор В будет выполнен теми ПЭ, где флаг F после инвертирования был установлен в единицу, то есть где результат проверки условия x > 0 был отрицательным.

При использовании схемы глобального маскирования контроллер массива процессоров вместе с командами посылает во все ПЭ глобальную маску. Каждый ПЭ декодирует эту маску и по результату выясняет, должен ли он выполнять данную команду или нет.

В зависимости от способа кодирования маски существует несколько раз-личных схем глобального маскирования. В схеме, примененной в вычислительной системе ILLIAC IV с 64-мя 64-разрядными ПЭ, маска представляет собой N -разрядный вектор. Каждый бит вектора отражает состояние одного ПЭ. Если бит содержит единицу, соответствующий ПЭ будет активным, в противном случае – пассивным. Несмотря на свою универсальность, при больших значениях N схема становится неудобной. В варианте маскирования с адресом ПЭ используется 2 m -разрядная маска (m = log₂ N), в которой каждая позиция соответствует одному разряду в двоичном представлении адреса ПЭ. Каждая позиция может содержать 0, 1 или Х. Таким образом, маска состоит из 2 m битов. Если для всех i (0 ≤ i < m) i -япозиция в маске и i -я позиция в адресе ПЭ совпадают или в i -ой позиции маски стоит Х, ПЭ будет активным. Например, маска 000Х1 представляет процессорные элементы с номерами 1 и 3, в то время как маска ХХХХ0 представляет все ПЭ с четными номерами (все это для массива из 32 ПЭ). Здесь можно активизировать только подмножество из всех возможных комбинаций процессорных элементов массива, что на практике не является ограничением, так как в реальных алгоритмах обычно участвуют не произвольные ПЭ, а лишь расположенные регулярным образом.

Глобальные и локальные схемы маскирования могут комбинироваться. В таком случае активность ПЭ в равной мере определяется как флагом F, так и глобальной маской.