Способы параллельной обработки информации. Уровни обработки (гранулярность обработки)

 

1. Способы параллельной и параллельно-последовательной обработки.

1) Многоэлементная одновременная обработка:

 

УО

УО

УО

УО

 

…

 

 

2) Многостадийная (многосегментная, конвейерная) обработка:

 

 

УО

УО

УО

УО

…

 

3) Комбинированная обработка:

 

 

УО

УО

УО

УО

УО

УО

 

 

Уровни обработки (гранулярность обработки):

а) Программы (задачи); части программ, задач. Реализация обычно на основе центральных процессоров, мощных универсальных процессоров.

б) Команды. В команды включается как обращение к памяти (чтение/запись операндов), так и выполнение операции. Реализуется на основе процессорных элементов (множество одинаковых процессорных элементов, SIMD - архитектуры).

в) Операции. Выполнение операции, не включая обращение к памяти. Обычно реализация осуществляется на основе множественных АЛУ, взаимодействующих с регистрами общего назначения.

Учитывая вышесказанное, можно выделить следующие классы ЭВМ:

а) Многопроцессорные системы. На основе универсальных процессоров типа; гранулярность программа-задача.

б) Матричный (векторный) процессор (реализация на основе одинаковых процессорных элементов); гранулярность команда.

в) Процессор со многими АЛУ, суперскалярные ЭВМ; гранулярность на уровне АЛУ - операция.

г) Процессор с конвейеризацией операций и команд; гранулярность на уровне стадии конвейера - операция.

д) Комбинированное использование классов процессоров и систем.

 

Классификация ВС с функциональной точки зрения

 

В основе классификации лежат понятия «потоки команд», «потоки данных».

Выделяют 4 класса:

1. Одиночный поток команд - одиночный поток данных (ОПК – ОПД, SISD, ОКОД).

 

Простейшая архитектура однопроцессорной ЭВМ.

 

ЗУ

УУ

Пр

 

ОПК

 

 

ОПД

 

2. Одиночный поток команд - множественный поток данных (ОПК-МПД, SIMD, ОКМД).

 

ЗУ

УУ

Пр1

ПрN

Power PC;

Connection Machine (16тыс. элемен-

тарных процессоров);

ПС-2000, 3000; MMX; MX;

Сигнальный процессор ADSP2116X ПД1

(2 процессора SIMD);

ILLIAC – IV; ПДN

Матричные системы;

Цифровые интегрирующие структуры

 

 

3. Множественный поток команд - множественный поток данных (МПК – МПД, MIMD, МКМД).

 

ЗУ

Пр

УУ

Пр

УУ

Пр

УУ

Многопроцессорные системы.

Эльбрус3 (16 процессоров.). Grey

многопроцессорные суперсерверы.

МВС на основе транспьютеров,

Pentium-ов;

Alpha (2 млрд. операций/сек);

ТМS 320С8x;

Процессоры с множественными АЛУ,

суперскалярные архитектуры.

 

4. Множественный поток команд - одиночный поток данных (МПК – ОПД, MISD, МКОД).

 

Конвейерные системы (многостадийные).

ЗУ

УУ

Пр

Пр

Пр

 

Конвейер используется в суперскалярных архитектурах, других современных системах.