Лекция: Классификация вычислительных систем.

Общая классификация архитектур ЭВМ по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных. Была предложена в Майклом Флинном в 1966 году[1] и расширена в 1972 году[2].

· ОКОД — вс с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (SISD)

· ОКМД — вс с одиночным потоком команд и множественным потоком данных (SIMD)

· МКОД — вс с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD)

· МКМД — вс с множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD)

Поток команд – одновременная обработка нескольких команд в ЦП.

Поток данных – одновременная обработка нескольких данных в ЦП.

Под МК понимается ситуация, когда одновременно на разных ЦП обрабатываются различные команды.

Под МД понимается случай, когда в вс на разных блоках обрабатывается множество данных.

Классификация задач:

1. Независимые/слабосвязанные. Возможен параллелизм задач.

2. Параллелизм на уровне ветвей (независимых ветвей).

3. Параллелизм независимых объектов. Пример: обработка элементов матрицы

МКМД.

В системе имеется несколько ВМ, которые связаны между собой, каждая имеет свою ОП, ЦП, ОС. Используется для увеличения надежности… Пример: кластер Beowolf.

Достоинства: дешевая, надежная.

19. Мультипроцессоры

Предназначена для выполнения 2го класса задач

Особенности:

ЦП работает с общей памятью, система имеет общую ОС, надежность меньше.

1. Система с ОШ

Достоинства: легко наращивать.

Недостатки: ненадежно, медленно.

Пример: SMP, MPP

NUMA

CCNUMA – если изменяется память в дном блоке, то и в другом меняется.

2. Системы на основе коммутационной матрицы

Достоинства: увеличение быстродействия, надежность

Недостатки: нельзя наращивать

ОКМД

Используется для 3типа задач.

В системе несколько процессоров и 1 ОП. Пример: NVIDIA

В системе существует матрица процессоров, которая выполняет одинаковую задачу со своими данными, т.о. получается матрица результатов. В системе имеется общее устройство управления.

МКОД

Тип архитектуры параллельных вычислений, где несколько функциональных модулей (два или более) выполняют различные операции над одними данными. Для решения задач используется конвейерная обработка. Отказоустойчивые компьютеры, выполняющие одни и те же команды избыточно с целью обнаружения ошибок, как следует из определения, принадлежат к этому типу

Методы повышения производительности:

1. Использование конвейера обработки команд

2. Конвейерная обработка данных

Особенность: исп. одна функц. АЛУ, конвейерная обработка на уровне данных

ОКОД

Архитектура компьютера, в которой один процессор выполняет один поток команд, оперируя одним потоком данных.

SIMD-компьютеры состоят из одного командного процессора (управляющего модуля), называемого контроллером, и нескольких модулей обработки данных, называемых процессорными элементами. Управляющий модуль принимает, анализирует и выполняет команды. Если в команде встречаются данные, контроллер рассылает на все процессорные элементы команду, и эта команда выполняется на нескольких или на всех процессорных элементах. Каждый процессорный элемент имеет свою собственную память для хранения данных. В SIMD компьютере управление выполняется контроллером, а «арифметика» отдана процессорным элементам.