เครื่องประมวลผลวิทยาศาสตร์เบอร์โรห์สหรือBSP เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบพิเศษที่สร้างขึ้นโดยบริษัทเบอร์โรห์สซึ่งผสมผสานคุณสมบัติจากคอมพิวเตอร์แบบขนานขนาดใหญ่ รุ่นแรกๆ อย่าง PEPE เข้ากับระบบ รวบรวม/กระจายข้อมูลประสิทธิภาพสูงระบบนี้ใช้ตัวประมวลผลควบคุมเพียงตัวเดียวที่ป้อนคำสั่งไปยังตัวประมวลผลแบบขนานที่มี 16 หน่วย ประสิทธิภาพสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 50 ล้านการคำนวณจุดลอยตัวต่อวินาที (50  MFLOPS) และประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงอยู่ที่มากกว่า 20  MFLOPS ซึ่งเกือบเท่ากับประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงของCray- 1

การพัฒนาเริ่มต้นขึ้นในปี 1973 ไม่นานหลังจากที่ Burroughs เริ่มสร้างเครื่อง PEPE ให้กับกองทัพสหรัฐฯ PEPE ถูกออกแบบมาให้เป็นเครื่องขนาดใหญ่กว่ามาก โดยมีโปรเซสเซอร์มากถึง 288 ตัว ทำให้สามารถติดตามหัวรบนิวเคลียร์ ที่มองเห็นได้ทุกหัว ที่ถูกยิงมาจากสหภาพโซเวียต ในการโจมตีด้วยขีปนาวุธข้าม ทวีป (ICBM)แบบเต็มรูปแบบBSP นั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นระบบ PEPE เวอร์ชันที่ย่อขนาดลงมา เมื่อมีการประกาศเปิดตัว ความเร็ว 50 MFLOPS ของ BSP จะทำให้มันเป็นหนึ่งในเครื่องที่เร็วที่สุดในโลก แต่ก็มีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่าการออกแบบระดับสูงอื่นๆ ต้นแบบถูกส่งมอบในปี 1978 ซึ่งในขณะนั้นเครื่องรุ่นใหม่ๆ เช่น Cray-1 ก็ได้วางจำหน่ายแล้ว และไม่มีการขาย BSP เกิดขึ้น

ระบบประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลาง เพียงหน่วยเดียว ที่เรียกว่าหน่วยประมวลผลควบคุม (CP) ^{[ 1 ]}และหน่วยประมวลผลแบบขนานซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบทางคณิตศาสตร์สิบหกตัว องค์ประกอบเหล่านี้คล้ายกับหน่วยประมวลผลจุดลอยตัว (FPU) ในปัจจุบัน แม้ว่าจะมีตรรกะบางอย่างที่ปกติจะเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์ (ALU) ก็ตาม CP อ่านคำสั่งจากหน่วยความจำและดำเนินการคำสั่งเหล่านั้นในพื้นที่ในบางกรณี หรือส่งต่อไปยังองค์ประกอบ ซึ่งทั้งหมดต้องดำเนินการเดียวกันในแต่ละรอบ^{[ 2 ]}ในศัพท์สมัยใหม่ BSP เป็น เครื่อง SIMDเนื่องจากมีคำสั่งเดียวที่ทำงานกับข้อมูลหลายชุด ในขณะนั้น แนวคิดนี้เรียกว่า "หน่วยประมวลผลอาร์เรย์" ^{[ 3 ]}

BSP ใช้คำขนาด 48 บิต เป็นพื้นฐาน [ ^{2 ] ซึ่งในขณะนั้น ถือ}เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับคอมพิวเตอร์ทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากคำคอมพิวเตอร์คำ เดียว มีบิตมากพอที่ ค่า ความแม่นยำเดียวจะยังคงมีประโยชน์สำหรับการคำนวณหลายอย่าง นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับระบบที่ต้องรองรับโค้ดเก่า เนื่องจากคำเดียวสามารถจัดเก็บ รหัสอักขระ ASCII หกตัว หรือรหัสอักขระหกบิตแปดตัวได้ อย่างเรียบร้อย

ระบบนี้เป็นแบบหน่วยความจำต่อหน่วยความจำ หมายความว่าคำสั่งจะอ่านตัวดำเนินการจากหน่วยความจำและจัดเก็บผลลัพธ์กลับไปยังหน่วยความจำ^{[ 4 ]}ซึ่งแตกต่างจากการออกแบบประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่ในยุคนั้น (และในปัจจุบัน) ซึ่งพึ่งพารีจิสเตอร์ของโปรเซสเซอร์ อย่างมาก เพื่อหลีกเลี่ยงการจัดการกับหน่วยความจำหลักเมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ ข้อดีของวิธีการหน่วยความจำต่อหน่วยความจำคือช่วยให้เวกเตอร์มีความยาวเท่าใดก็ได้ ในขณะที่ในเครื่องรีจิสเตอร์ต่อรีจิสเตอร์เช่นCray-1เวกเตอร์จะต้องถูกโหลดเป็นส่วนๆ หากมีขนาดใหญ่กว่าชุดรีจิสเตอร์ เพื่อให้โซลูชันนี้ใช้งานได้ในแอปพลิเคชันซูเปอร์คอมพิวเตอร์ หน่วยความจำจะต้องมีความเร็วสูงมาก แนวคิดนี้แลกเปลี่ยนความซับซ้อนในการถอดรหัสและการทำงานของคำสั่ง ซึ่งถูกทำให้ง่ายขึ้น กับความซับซ้อนในระบบหน่วยความจำ^{[ 4 ]}

BSP แก้ปัญหาประสิทธิภาพของหน่วยความจำโดยการแบ่งพื้นที่จัดเก็บข้อมูลออกเป็นหน่วยความจำอิสระหลายหน่วย ซึ่งสามารถอ่านหรือเขียนพร้อมกันได้ โปรเซสเซอร์ใดๆ ก็สามารถเข้าถึงแบงค์ใดๆ ก็ได้ตลอดเวลา และตราบใดที่ข้อมูลกระจายอยู่ทั่วทุกหน่วย โปรเซสเซอร์เหล่านั้นก็สามารถเข้าถึงพร้อมกันได้ เพื่อเพิ่มโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์นี้ หน่วยความจำจึงถูกแบ่งออกเป็น 17 โมดูล ซึ่งเป็นจำนวนเฉพาะที่เล็กที่สุดที่มากกว่า 16 Elements ซึ่งจะกระจายอาร์เรย์ไปทั่วโมดูล เว้นแต่ว่าความยาวของอาร์เรย์จะเป็น 17 ^{[ 2 ]} ข้อมูลถูกย้ายเข้าและออกจากหน่วยความจำหลักโดยใช้ สวิตช์ครอสบาร์ 16 x 17 ซึ่งสามารถย้ายคำ 48 บิตได้ 16 คำทุกๆ 160  nS ทำให้ได้ปริมาณงาน 100  MW ต่อวินาที การดำเนินการส่วนใหญ่บน Elements ต้องใช้ 2 รอบ ดังนั้นประสิทธิภาพสูงสุดจึงอยู่ที่50 MFLOPS ^{[ 2 ]} 

เครื่องอื่นๆ ในยุคนั้น โดยเฉพาะTI ASCและCDC Star-100ทำงานในลักษณะที่คล้ายกับ BSP ซึ่งเป็นเครื่องแบบหน่วยความจำต่อหน่วยความจำ ทั้งสองเครื่องยังค่อนข้างช้าในการทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริง เครื่องเหล่านี้ประสบปัญหาจากเวลาในการตั้งค่าเวกเตอร์ที่ยาวนาน ซึ่งต้องใช้รอบการทำงานของเครื่องหลายรอบในการถอดรหัสและโหลดไปป์ไลน์ของโปรเซสเซอร์ที่ขับเคลื่อนหน่วยเวกเตอร์ ในทางตรงกันข้าม BSP โหลดการตั้งค่าลงในครอสบาร์และทำงาน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไปป์ไลน์ห้าขั้นตอนสั้นๆ ทำให้สามารถทำงานได้ดีกับเวกเตอร์ที่สั้นกว่า ในขณะที่เครื่องอื่นๆ ทำงานได้ดีเฉพาะเมื่อเวกเตอร์มีขนาดใหญ่พอที่ความเร็วของไปป์ไลน์จะเอาชนะเวลาในการตั้งค่าได้^{[ 4 ]}

แม้แต่ตามมาตรฐานในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เวลาวงจร 160 ns ของ BSP  ซึ่งสอดคล้องกับ 14  MHz ก็ไม่ได้เร็วเป็นพิเศษ สำหรับการเปรียบเทียบ Cray-1 ซึ่งส่งมอบครั้งแรกในปี 1976 ทำงานที่ 80  MHz ^{[ 5 ]}นักออกแบบเชื่อว่าความเร็ววงจรที่ช้าลงจะได้รับการชดเชยด้วยการประมวลผลแบบขนานและการไม่ต้องรอหน่วยความจำ ในทางทฤษฎี ระบบจะทำงานด้วยความเร็วเท่ากับ เครื่อง CP เดี่ยว 224 MHz ทำให้สามารถแข่งขันกับเครื่องที่เร็วที่สุดในยุคนั้นได้ ดังที่นักออกแบบ JH Austin ตั้งข้อสังเกตว่า "พูดง่ายๆ ก็คือ ความถี่ของนาฬิกาไม่ได้บ่งชี้ว่าเครื่องทำงานเร็วแค่ไหน แต่บ่งชี้ว่ามันหยุดบ่อยแค่ไหน!" ^{[ 6 ]}

การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานเพิ่มเติมทำได้ด้วยหน่วยความจำไฟล์แยกต่างหาก ซึ่งเป็นระบบจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูงเฉพาะที่ทำหน้าที่เป็นแคชสำหรับ อุปกรณ์ จัดเก็บข้อมูลขนาด ใหญ่ต่างๆ โดยใช้หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่ม (RAM) ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ ในยุคแรกๆ ซึ่งมี ความเร็วในการถ่ายโอน 12.5 เมกะวัตต์^{[ 7 ]}หน่วยความจำแต่ละหน่วยสามารถจุได้ 16 เมกะวัตต์ และเครื่องเดียวสามารถจุได้สี่หน่วย รวมเป็น 64 เมกะวัตต์ เพื่อให้ระบบสามารถรองรับความเร็วในการประมวลผล 50 MFLOP คำสั่ง อินพุต/เอาต์พุตจะต้องเกิดขึ้นไม่เกินหนึ่งครั้งในห้าการดำเนินการ ซึ่งอยู่ในช่วงที่เหมาะสมกับการใช้งานจริงซึ่งมักจะเป็น 100 ต่อ 1 ^{[ 8 ]}    

เครื่องรุ่นก่อนการผลิตเครื่องแรกพร้อมใช้งานในที่สุดในปี 1978 หลังจากการพัฒนามาห้าปี ซึ่งในขณะนั้น Cray-1 ได้เริ่มจัดส่งมานานกว่าหนึ่งปีแล้ว Burroughs ตัดสินใจยกเลิกการพัฒนาในปี 1979 เนื่องจากไม่พบลูกค้า หน่วยความจำส่วนกลางเป็นคุณสมบัติใหม่และนำไปสู่ความสนใจในตลาดอย่างมาก แต่ต้นทุนในการใช้งานระบบสวิตช์นั้นสูงมากจนเครื่องรุ่นต่อมาไม่ได้ใช้สถาปัตยกรรมนี้^{[ 2 ]}

• โปรเซสเซอร์วิทยาศาสตร์ของเบอร์โรห์ส: ภาพรวม มุมมอง และสถาปัตยกรรม (PDF)บริษัทเบอร์โรห์สสืบค้นเมื่อ11 กุมภาพันธ์ 2025 –ผ่านทาง Bitsavers