Inhaltsverzeichnis.

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis Kapitel 1 Entwicklung von Großrechnern Einleitung Motivation Lehrziele Parallelarchitekturen Konventionelle von Neumann-Rechner Funktionale Einheiten Prozessorenfelder Unabhängige Prozessoreinheiten Durchsatzsteigerung durch Segmentierung Vektorisierung Klassifizierung von Rechenanlagen Programmiersprachen für Parallelrechner Bestandsanalyse Auswirkungen für die Programmierung 37 Kapitel 2 Die Hardware der Cyber Einleitung : Motivation Lehrziele Architektur der Cyber

2 Inhaltsverzeichnis Gesamtübersicht Der Hauptspeicher und sein Interface Speicheraufbau und -Zugriff Datenablage Paging Der Skalarprozessor RNS/Branch Unit, Instruction Stack, Instruction Issue Unit(IIU).... _ Load/Store Unit, Registerfile Scalar Floating Point Unit Priority Unit, Associative Unit Der Vektorprozessor Vector Setup And Recovery Unit Stream Addresing Pipeline Vector Stream Input/Output Units Floating-Point Unit Vector Stream String Unit Operationszeiten, Skalarprozessor Vektorprozessor Sonstiges 65 Kapitel 3 Fortran der skalare Sprachumfang Einleitung Motivation Lehrziele Voraussetzungen Einschränkungen gegenüber Fortran Erweiterungen gegenüber Fortran 77 70

3 Inhalts Verzeichnis 3.5 Darstellung der Konstanten Teilfelder und Feldzuweisungen Teilfelder Konforme Teilfelder Feldzuweisungen 82 Kapitel 4 Programmiersystemumgebung I Einleitung Motivation Lehrziele Die Bochumer Systemkonfiguration Aufbau eines Cyber 205-Jobs VSOS-Steueranweisungen Benutzeridentifikation und Betriebsmittelanforderung Programmablaufsteuerung Jobablaufsteuerung und -Statistik Beispiel 102 Kapitel 5 Automatische Vektorisierung Einleitung Motivation Lehrziele Umfang automatischer Vektorisierung Erkennung der Vektorisierbarkeit Begriffe Bedingungen für eine Vektorisierung Erzeugung von Unterprogramm-Aufrufen Unsichere" Vektorisierung Zusammenfassung ; 127

4 Inhaltsverzeichnis Kapitel 6 Programmiersystemumgebung II Einleitung Motivation, Cyber 205-Dateikonzept Dateizugriffskontrolle Logische Dateistruktur, Dateibearbeitung VSOS-Steueranweisungen Anweisungen zur Bearbeitung lokaler Dateien Anweisungen zur Bearbeitung permanenter Dateien Anweisungen zur Poolbearbeitung und Pooldateibearbeitung Anweisungen zum Informieren Dateibearbeitung über das LCN 143 Kapitel 7 Überblick über die Hersteller-Software Einleitung Motivation Lehrziele Eingebaute Funktionen Special Calls.' Vordefinierte Subroutines System Interface Language Vektorisierungshilfen 152 Kapitel 8 Vektorisieren auf Sprachebene Einleitung Motivation Lehrziele Fortran-Vektoren Fortran-Deskriptoren Explizite Deskriptoren 162

5 Inhaltsverzeichnis Implizite Deskriptoren Deskriptorfelder Deskriptoren auf dynamischen Vektoren Vektorielle arithmetische Ausdrücke und Zuweisungen Vektorielle Vergleichsaudrücke Bit-Ausdrücke und Bit-Zuweisungen Kontrollstrukturen Ein- und Ausgabe von Vektoren Unterprogrammtechnik 188 Kapitel 9 Eingebaute Funktionen Intrinsics Einleitung Motivation Lehrziele Aufruf von Intrinsics Funktionsbeschreibungen Einteilung der Intrinsics Tabellen der Intrinsics 200 Kapitel 10 Maschinenbefehle Einleitung Motivation Lehrziele Befehlsgruppen und Syntax der Special Calls Vektorbefehle s Arithmetische Befehle Logische Befehle Vektorbefehle für dünn besetzte Vektoren (SV) Vektormakrobefehle (VM) Untypische Befehle (NT) 253

6 10 Inhaltsverzeichnis Der Job-Interval-Timer Der Link-Befehl Sonstiges Stringbefehle und logische Stringbefehle (ST, LS) 259 Kapitel 11 Stacklib-Routinen Einleitung Lehrziele Format der Stacklib-Aufrufe Dyadische Stacklib-Aufrufe Triadische Stacklib-Routinen 269 Kapitel 12 Steuerung des Laders Einleitung Motivation Lehrziele Der virtuelle Speicher Grundlagen Eigenschaften unter VSOS Adressen ' Verschiebliche Adressen (Relocatable Adresses) Virtuelle Adressen Shared Library Physikalische Adressen Der Aufbau des Controllee Files Weitere Parameter des LOAD-Statements Programmierhinweise Sonderfälle Explizites Pagen Die unbenannte Common-Zone (Blank Common) Der dynamische Speicher 300

7 Inhaltsverzeichnis 11 Kapitel 13 Dateibearbeitung Einleitung Motivation Lehrziele Dateikonzept Ein- und Ausgabe auf Dateien Explizite E/A Standard-FORTRAN-Prozeduren Paralleler" Datentransfer Implizite E/A 321 Kapitel 14 Fehlerverfolgung Einleitung Motivation Lehrziele Compiler- und Loader-generierte Listen Der Data Flag Branch Komplex Das Data Flag Branch Register Der Data Flag Branch Manager Fehlerroutinen Der System Error Processor Die Debug-Routine 350 Kapitel 15 Pascal V Eine Erweiterung für vektorielle Programmierung Einleitung Motivation Lehrziele Skalares Pascal auf der Cyber Implementation von Standard-Pascal 357

8 12 Inhaltsverzeichnis Skalare Erweiterungen von Standard-Pascal Dateninitialisierung Programmiersystemumgebung auf der Cyber Übersetzen und Starten von PASCAL-Programmen Fehlerverfolgung Anschluß externer Unterprogramme Externe Parameter Spracherweiterungen zur Vektorisierung E/A Speicherverwaltung Inline-Prozeduren Zusammenfassung 384 Kapitel 16 Anwendungsaufgaben Pagingverhalten bei LR-Zerlegung Vorbemerkungen Gauß-Algorithmus und LR-Zerlegung Geblockte LR-Zerlegung, Pivotisierung Aufgabenstellung Sortierverfahren Problemstellung Problem Algorithmen Sortieren durch Einfügen (Insertion Sort) Batcher's Sortierverfahren Quicksort Die zyklische Reduktion Problemstellung 402

9 Inhaltsverzeichnis Der Gauß-Algorithmus für Tridiagonalmatrizen Allgemeine Beschreibung der zyklischen Reduktion Lösungsprinzip Zyklische Reduktion als paralleler Algorithmus Vektorisierung der zyklischen Reduktion Modifizierung der zyklischen Reduktion 413 Anhang A Blockschaltbild der Cyber Anhang B Protokoll von MATADD (Kapitel 4) 421 Anhang C VSOS-Steueranweisungen 431 Anhang D Eingebaute Funktionen 441 Anhang E Maschinenbefehle 449 Anhang F Übersicht über die vorhandenen Stacklib-Routinen 471 Anhang G Fehlerverfolgung Protokolle 483 Anhang H Laufzeitfehler 517 Anhang I Anwendungsaufgaben 529 Anhang J Aufgaben zu den Kapiteln 535 J.l Aufgaben zu den Kapiteln 1 und J.2 Aufgaben zu den Kapiteln 3 und J.3 Aufgaben zu Kapitel J.4 Aufgaben zu Kapitel 7 und J.5 Aufgaben zu Kapitel Anhang K Lösungshinweise zu ausgewählten Aufgaben in den Kapiteln 547

10 14 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 559 Tabellenverzeichnis 565 Index 569 Literaturverzeichnis 579