Diputado de Goodyear

El Procesador Masivamente Paralelo ( MPP ) de Goodyear fue una supercomputadora de procesamiento masivamente paralelo construida por Goodyear Aerospace para el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA . Fue diseñada para ofrecer una enorme capacidad de cálculo a un menor coste que otras arquitecturas de supercomputadoras existentes, mediante el uso de miles de elementos de procesamiento sencillos , en lugar de una o pocas CPU altamente complejas . El desarrollo del MPP comenzó alrededor de 1979; se entregó en mayo de 1983 y estuvo en uso general desde 1985 hasta 1991.

Se basaba en el procesador de matriz STARAN de Goodyear , un ordenador con 4x256 elementos de procesamiento (PE) de 1 bit . El MPP era una matriz bidimensional de 128x128 PE de 1 bit de ancho. En realidad, se configuraban 132x128 PE, con una configuración de 4x128 añadida para tolerancia a fallos, que sustituía hasta 4 filas (o columnas) de procesadores en caso de problemas. Los PE operaban en modo SIMD ( Single Instruction, Multiple Data ) : cada PE realizaba la misma operación simultáneamente, sobre diferentes elementos de datos, bajo el control de una unidad de control microprogramada.

Tras su retirada en 1991, la MPP fue donada a la Institución Smithsonian y actualmente forma parte de la colección del Centro Steven F. Udvar-Hazy del Museo Nacional del Aire y el Espacio . En Goddard, fue sucedida por las supercomputadoras MasPar MP-1 y Cray T3D, que procesan recursos de forma masivamente paralela.

Aplicaciones

El MPP se desarrolló inicialmente para el análisis de alta velocidad de imágenes satelitales . En las primeras pruebas, fue capaz de extraer y separar diferentes áreas de uso del suelo en imágenes Landsat en 18 segundos, en comparación con las 7 horas que requería un DEC VAX-11/780 . ^{[ 1 ]}

Una vez que el sistema entró en funcionamiento, la Oficina de Ciencia y Aplicaciones Espaciales de la NASA solicitó propuestas a científicos de todo el país para probar e implementar una amplia gama de algoritmos computacionales en el MPP. Se aceptaron 40 proyectos, que conformaron el "Grupo de Trabajo del MPP"; los resultados de la mayoría de ellos se presentaron en el Primer Simposio sobre las Fronteras de la Computación Masivamente Paralela , en 1986.

Algunos ejemplos de aplicaciones que se hicieron del MPP son:

Procesamiento de señales de datos de radar de apertura sintética
Generación de mapas topográficos mediante análisis estereoscópico de imágenes satelitales.
Modelado matemático de la circulación oceánica
Gráficos por computadora con trazado de rayos
Redes neuronales
Resolución de grandes sistemas de ecuaciones lineales
Simulación del transporte de partículas cargadas de rayos cósmicos
Conjuntos de Mandelbrot de alta resolución

Arquitectura del sistema

El hardware MPP general constaba de la unidad de matriz, la unidad de control de matriz, la memoria de almacenamiento temporal y el procesador principal.

La Unidad de Matriz era el núcleo del MPP, siendo una matriz de 128x128 con 16.384 elementos de procesamiento. Cada PE estaba conectado a sus cuatro vecinos más cercanos: norte, sur, este y oeste. La matriz podía configurarse como un plano, un cilindro, una cadena o un toroide. Los PE se implementaron en un chip LSI de silicio sobre zafiro personalizado que contenía ocho de los PE como una submatriz de 2x4. Cada PE tenía unidades aritméticas y lógicas, 35 registros de desplazamiento y 1024 bits de memoria de acceso aleatorio implementada con chips de memoria comerciales. Los procesadores funcionaban en modo de segmentación de bits y podían operar con longitudes de datos variables. La frecuencia de operación de la matriz era de 10 MHz. Los estados del bus de datos de los 16.384 PE se combinaban en un árbol de elementos lógicos OR inclusivos, cuya única salida se utilizaba en la Unidad de Control de la Matriz para operaciones como encontrar el valor máximo o mínimo de una matriz en paralelo. En cada procesador (PE) existía un registro que controlaba el enmascaramiento de las operaciones ; las operaciones enmascaradas solo se realizaban en aquellos procesadores donde este bit del registro estaba activado.

La Unidad de Control de la Matriz (ACU) transmitía comandos y direcciones de memoria a todos los procesadores (PE) de la Unidad de Matriz y recibía bits de estado de esta. Realizaba operaciones de gestión, como el control de bucles y la llamada a subrutinas. El código del programa de aplicación se almacenaba en la memoria de la ACU; esta ejecutaba las partes escalares del programa y, a continuación, ponía en cola las instrucciones paralelas para la matriz. También controlaba el desplazamiento de datos entre los procesadores y entre la Unidad de Matriz y la Memoria de Almacenamiento.

La memoria de almacenamiento temporal era un bloque de memoria de 32 MB para el almacenamiento en búfer de datos de la unidad de matriz. Resultaba útil porque los propios procesadores de enrutamiento (PE) solo disponían de un total de 2 MB de memoria (1024 bits por PE) y porque proporcionaba una velocidad de bits de comunicación superior a la de la conexión con el procesador principal (80 megabytes/segundo frente a 5 megabytes/segundo). La memoria de almacenamiento temporal también ofrecía funciones de manipulación de datos, como la reorganización de datos orientados a bytes o palabras de la matriz y el acceso a matrices multidimensionales. Los datos se transferían entre la memoria de almacenamiento temporal y la matriz mediante 128 líneas paralelas.

El procesador principal era un ordenador de interfaz que cargaba programas y datos en el MPP, y proporcionaba herramientas de desarrollo de software y acceso en red al MPP. El procesador principal original era un PDP-11 , que pronto fue reemplazado por un VAX-11/780 conectado al MPP mediante un canal DR-780. El VAX ejecutaba el sistema operativo VMS y estaba programado en MPP Pascal.

Velocidad de las operaciones

La velocidad de cálculo bruta para operaciones aritméticas básicas en el MPP fue la siguiente:

Véase también

Referencias

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