T Классификация вычислительных систем по Флину
Классификации выступает классификация архитектур по Майклу Флину. Концепция базируется на понятии потока, под которым понимается последовательность элементов, команд или данных, обрабатываемая процессором, а именно способ организации параллелизма вычислительной системы (множественность). Этот параллелизм определяется как максимальное число одновременных команд или операндов, которые находятся на одинаковой или какой-то определенной стадии выполнения. Согласно Флину существует 4 разновидности вычислительных систем: 1. SISD (single instruction stream/ single data stream) - одиночный поток команд одиночный поток данных. Такое структурное построение характерно для классических последовательных машин фон-неймановского типа (PDP-11, VAX). В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно друг за другом и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных. К этому классу относятся машины с конвейерной обработкой.
ОсП - основная память Линейная организация вычислительного процесса обуславливает весьма низкую эффективность аппаратных средств (велик коэффициент простоя) Для повышения работы такой структуры применяются методы локального параллелизма – совмещенная или опережающая выборка команд, расслоение памяти, но, как правило, это требует дополнительных аппаратных затрат. 2. SIMD (single instruction stream/multiple data stream) - одиночный поток команд множественный поток данных. В архитектуре подобного рода сохраняется один поток команд, включающий векторные команды. Для данной вычислительной системы обычный поток команд воздействует на несколько процессорных блоков одновременно, которые обрабатывают различные данные по одной команде – элементы вектора. Способ выполнения векторных операций не оговаривается, поэтому обработка элементов вектора может производиться как процессорной матрицей, либо с помощью конвейера. Память в такой вычислительной системе является разделенной.
Первоначально типовыми представителями таких машин были супер-ЭВМ (ILLIAC IV, STARAN, PEPE, ПС-300). Вычислительные системы с такой структурной организацией направлены на решение задач с естественным параллелизмом. В современных ЭВМ это реализовано в Pentium MMX. 3. MISD(multiple instruction stream/single data stream) - множественный поток команд одиночный поток данных. Эту вычислительную систему обычно рассматривают как результат идей локального параллелизма, иначе их называют конвейерные. Операционная часть вычислительной системы является регулярной и представляет собой цепочку последовательно (линейно) соединенных процессорных блоков, которые образуют конвейер процессора.
Данный конкретный блок является специализированным и выполняет вполне определенную часть команды. Впервые такую вычислительную систему разработал академик Лебедев. 4. MIMD (multiple instruction stream/multiple data stream) - множественный поток команд множественный поток данных – общий случай мультипроцессорной системы. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединённых в единый комплекс и работающих со своим потоком команд и данных. В общем случае связи между элементарными процессорами являются перестраиваемые.
Такая вычислительная система позволяет повысить не только производительность, но и надежность. Как правило, отказ одного процессора не приводит к выходу из строя всей системы. При такой организации машины возникают сложности взаимодействия управления, при решение одной задачи. Иногда MIMD называют «моделью коллектива вычислителей».
|
