基本介紹
- 中文名：Illiac計算機
- 外文名：Illiac Computer
- 國家：美國
- 結構：控制器，運算器，存儲器
- 特點：大規模積體電路
- 意義：標誌著第四代計算機的出現
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基本概念
ILLIAC是一台採用64個處理單元在統一控制下進行處理的陣列機。為了以較低的成本得到很高的速度，ILLIAC的中央處理裝置分成了四個可以執行單獨指令組的控制器，每個控制器管理數個處理單元，總共有256個處理單元。每個處理單元可以作為一個運算和邏樣裝置, 具有它自己的2048字（每字64位）存片器，並能和所有其它的處理單元發生聯繫。由於運算和邏輯功能分配在256個處理單元上，因此ILLIAC可以同時完成很多類型數據結構的操作。根據這種平行機理，就要求處理單元本身是一台快速計算機，存儲器周期小於300ns，64位的浮點加法為250ns，二個64位數的浮點乘法為450ns。
系統結構
如圖1所示是ILLIAC系統的結構圖。
圖1
它由四個單獨的CU，每個CU驅動帶有64個PE存儲器的PE。各CU的連線線允許所有的CU精確地執行同一指令流，在這種“聯合” 操作方式時，程式傳送是跨象限的，
和
是首尾相接的。
立體型設計
立體型計算機
一台立體型計算機根據其功能特點表示為下圖2：
圖2
它包括：
（1）保存運算元和指令的存儲器。
（2）一台控制制器，它從存儲器取出指令，對指令解碼，發出操作或驅動的控制信號（微序列脈衝）。
（3）一台運算器，對由存儲器取出的運算元進行運算（加、邏輯操作、乘），並將結果送回存儲器。事實上，控制器監視和控制在存儲器與運算器之簡的信息流動情況，並對運算器進行操作。
ILLIAC立體型設計
下圖給出了ILLIAC設計中如何對立體型設計進行了修改，該圖只給出了一個象限，也可以說是四分之一的ILLIAC列陣。
其控制器的工作方式與立體型計算機中控制器的工作極端相像，指令從存儲器到控制器，並在其中進行，然後產生微序列信號。這種微序列信號重複64次，每組送到一個單獨的運算器。同樣的信號控制64個不同的運算
器，從而使運算器運算的數量增加了64倍。一個運算器定為一個“處理單元”（PE），64個PE中的每一個都有一個存儲器，而且只能與它自己的存儲器發生取數與存數的關係，然而控制器卻能從64個存儲器中的任一個中取出
指令，這種每個運算器只能與它單一的存儲器執行存儲器操作的限制解決了某些問題, 但也帶來了某些另外的難題。
功能
處理單元
ILLIAC的處理單元基本上是一個四暫存器的運算器。有一個A暫存器和一個B暫存器，用以存放運算操作和邏輯操作的運算元，執行運算操作時，其運算元一個放在A暫存器中，一個放在B暫存器中，結果留在A暫存器中。S暫存器作為暫用存儲器，以防止利用中簡結果時重複地動周存儲器。R暫存器用作程式傳送時PE之間的信息轉換。這些暫存器的字長都是64位。下圖是ILLIAC的處理單元和處理單元存儲器：
控制器
ILLIAC的機器語言指令由32 位組成，PLA中的64字（每字64位）提供128條指合的排隊，多至128條指令的循環執行時不需與PE存儲器打交道。64字分成8組，每組8個字。當控制器正在執行的指令進入8字的第5個字時，它就檢驗下一個8個字是否已經放入PLA，如果還沒有進人PLA ，則就發出命令，把它們送入PLA，同時把原來的8個字清除。這就有效地減少了由於取指令而產生的大量延遲時間，但下述情況除外，即向程式的一部分執行轉移，而該程式不在PLA中。對大量的已被模擬的程式來說，已發現控制器為了等待從存儲器取出指令的延遲時間大大小於原需時間的1 %。
下圖是控制器中主要部分的功能圖：
控制器（CU）和處理單元（PE）的通訊
在CU和PE間轉換運算元與信息，可用下述幾種方法：
（1）CU可以同時向所有的PE送出一個64位的字，該字原來可在CU的局部存儲器中，或CU的運算器中。其目的地可為PE的64位操作暫存器中的任何一個。
（2）CU把64位的字送到PE，每個PE用一位，即第一位至 ，第二位至
…第64位至
。每位所到的目的地可為每個PE中8個1位暫存器中的任一個，這就是使PE回響或不回響的方法。
（3）CU以上述相反的方法從PE接收信息，即從每個PE的1位暫存器中取樣一位，在CU中組合成一個64位的字，利用這個方便，CU就可以藉助於64個不同的PE的一位模暫存器來的64位字，判斷哪個PE是回響的。
（4）CU可把任一PE存儲器的字取至局部數據存儲器或PLA，這種取數可以是一個64位字的傳送，也可以是8個相接的64位字的傳送。8個相接字的取出僅比單個字的取出需要稍長的時間，因此是把PE存儲器的數成批進入CU的快速方法。所有送至PLA的取數操作都是自動進行的。
