Типовые вычислительные структуры

 

 


Перед тем как продолжить еще раз повторимся и напомним, что все существующие классификация аппаратных или программных средств вычислительной техники очень условны и быстро устаревают. Но, тем не менее, для рассмотрения типовых вычислительных структур мы воспользуемся классификацией Флинна, в основе которой лежат понятия потоков команд (instructions) и потоков данных (data).

В соответствии с этой классификацией существует четыре вида вычислительных структур.

SISD (Single Instruction stream Single Data stream) или ОКОД (Одиночный поток Команд Одиночный поток Данных) вычислительная структура, к которой относится классическая архитектура фон Неймана. SISD имеет один поток команд, обрабатывающий один поток данных (рис. 4.4 (а)).

 

а) в)

 

б) г)

Рис. 4.4. Типовые вычислительные структуры

SIMD (Single Instruction stream Multiple Data stream) или ОКМД (Одиночный поток Команд Множественный поток Данных) вычислительная структура, к которой относятся векторный суперкомпьютер и матричный процессор. У SIMD имеется несколько блоков одновременной обработки множественного потока данных, хотя для этого используется только одна команда (рис. 4.4 (б)). По этому принципу была построена первая ЭВМ ILLIAC IV, а также отечественные параллельные системы ПС-3000. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем линейных и нелинейных, алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др. В структурах данной архитектуры желательно обеспечивать соединения между процессорами, соответствующие реализуемым математическим зависимостям [2].

MISD (Multiple Instruction stream Single Data stream) или МКОД (Множественный поток Команд Одиночный поток Данных) вычислительная структура. По сути это означает, что машины, построенные по этому принципу должны выполнять различные команды над одним набором данных, что в общем довольно проблематично. Поэтому многие исследователи ставят под сомнение необходимость создания таких машин (рис. 4.4 (в)). Хотя некоторые вычислительные системы все же относят к MISD, например, конвейерные вычисления в скалярных суперЭВМ, где MISD выступают в качестве специализированного сопроцессора.

MIMD (Multiple Instruction stream Multiple Data stream) или МКМД (Множественный поток Команд Множественный поток Данных) вычислительная структура (рис. 4.4 (г)). Это наиболее широкий класс вычислительных структур, т.к. к нему относятся и мультипроцессоры и мультикомпьютеры, рассмотренные нами в двух предыдущих разделах. Данная структура предполагает, что все процессоры работают по своим программам с собственным набором данных.


Лекция добавлена 28.02.2013 в 03:15:09