Классификация систем параллельной обработки данных по М.Флинну

Классификация базируется на понятиях двух потоков: команд и данных. На основе числа этих потоков выделяется четыре класса архитектур:

1. SISD архитектура;

2. SIMD архитектура;

3. MISD архитектура;

4. MIMD архитектура.

SISD (Single Instruction Single Data). Программа принимает один поток данных и выполняет один поток инструкций по обработке этих данных. Иными словами, инструкции выполняются последовательно, и каждая инструкция оперирует минимальным количеством данных (например, сложение двух чисел) см. рис. 7.

По большому счету это классическая машина фон Неймана. К этому классу относятся все однопроцессорные системы.

MISD (Multiple Instruction Single Data). Разные потоки инструкций выполняются с одними и теми же данными см. рис. 8.

Обычно такие системы не приводят к ускорению вычислений, так как разные инструкции оперируют одними и теми же данными, в результате на выходе системы получается один поток данных.

К таким системам относят различные системы дублирования и защиты от сбоев, когда, например, несколько процессоров дублируют вычисления друг друга для надёжности, а также матричные компьютеры, в которых все элементы процессора выполняют одну и ту же программу. Иногда к этой категории относят конвейерные архитектуры.

SIMD (Single Instruction Multiple Data). Один поток инструкций выполняет вычисления одновременно с разными данными см. рис. 9.

Например, выполняется сложение одновременно восьми пар чисел. Такие компьютеры называются векторными, так как подобные операции выполняются аналогично операциям с векторами (когда, например, сложение двух векторов означает одновременное сложение всех их компонентов). Зачастую векторные инструкции присутствуют в дополнение к обычным «скалярным» инструкциям, и называются SIMD-расширением (или векторным расширением). Примеры популярных SIMD-расширений: MMX, 3DNow!, SSE и др. Также к таким системам можно отнести так называемые матричные компьютеры, в которых все элементы процессора выполняют одну и ту же программу.

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data). Разные потоки инструкций оперируют различными данными. Это системы наиболее общего вида, поэтому их проще всего использовать для решения различных параллельных задач см. рис. 10.

MIMD-системы, в свою очередь, принято разделять (классификация Джонсона) на системы с общей памятью (несколько вычислителей имеют общую память) и системы с распределенной памятью (каждый вычислитель имеет свою память; вычислители могут обмениваться данными).

Где УУ – управляющее устройство (организует поток команд), ПР – процессор, ПД – поток данных.

Поиск по сайту: