Функциональная и структурная организация вычислительных систем
ОКМД (SIMD) предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т. е. процессорные, элементы входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи… Читать ещё >
Функциональная и структурная организация вычислительных систем (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Классификация вычислительных систем по способу обработки
· Классификация ВС в зависимости от числа потоков и данных: ОКОР, ОКМД, МКОД, МКМД:
Классификация ВС по виду параллелизма обработки была предложена М. Флином. В её основу заложено два вида параллелизма: независимость потоков заданий (команд), существующих в системе, и независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке. Согласно ей существует 4 архитектуры ВС:
ОКОД (SISD) охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т. е. с одним вычислителем. Все компьютеры классической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работы устройств ввода-вывода информации и процессора.
ОКМД (SIMD) предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т. е. процессорные, элементы входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др. В структурах данной архитектуры желательно обеспечивать соединения между процессорами, соответствующие реализуемым математическим зависимостям. Как правило эти связи напоминают матрицу, в которой каждый процессорный элемент связан с соседними элементами.
По этой схеме строились первые суперЭВМ. Узким местом подобных систем является необходимость изменения коммутации между процессорами, когда связь между ними отличается от матричной. Кроме того, задачи, допускающие широкий матричный параллелизм, составляют достаточно узкий класс задач. Структуры ВС этого типа, являются структурами специализированных суперЭВМ.
МКОД (MISD) предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. Выгоды такого вида обработки понятны. Прототипом таких вычислений может служить схема любого производственного конвейера. В современных компьютерах по этому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть в общем цикле обработки команды. В ВС этого типа конвейер должны образовывать группы процессоров. Однако при переходе на системный уровень очень трудно выявить подобный регулярный характер в универсальных вычислениях. Кроме того, на практике нельзя обеспечить и большую длину такого конвейера, при которой достигается наивысший эффект. Конвейерная схема нашла применение в скалярных процессорах суперЭВМ, в которых они применяются как специальные процессоры для поддержки векторной обработки.
МКМД (MIMD) предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы. Такая схема использования ВС применяется на многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности центра.