Классификация компьютеров параллельного действия

Было предложено и построено множество компьютеров параллельного действия и следует как-то классифицировать их, но нет хорошей классификации. Чаще всего используется классификация Флинна (Flynn), предложенная им в 1966 г.

В основе классификации лежат два понятия: потоки команд и потоки данных. Поток команд соответствует счетчику команд. Система с N процессорами имеет N счетчиков команд и, следовательно, N потоков команд. Поток данных состоит из набора операндов.

Архитектура ОКОД (SSID –Single Instruction Single Data) одиночный поток команд и одиночный поток данных. В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно друг за другом, и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком команд (Рисунок). Для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций процессор может использовать конвейерную обработку. В таком понимании машины данного класса фактически не относятся к параллельным системам.

К этому классу относятся прежде всего классические последовательные машины или, иначе, машины фон-неймановского типа.

Архитектура ОКМД (SIMD – Single Instruction Stream / Multiple Data Stream) одиночный поток команд и множественный поток данных. Данные системы состоят из большого числа идентичных процессорных элементов, имеющих собственную память (Рисунок). Все процессорные элементы выполняют одну и ту же программу. Это позволяет выполнить одну арифметическую операцию сразу над многими данными – элементами вектора. Повышение производительности в таких системах возможна только на тех задачах, при решении которых все процессоры могут делать одну и туже работу.

Чистых представителей класса SIMD совсем немного. Класс ориентирован на выполнение программ, для которых характерна обработка больших регулярных массивов чисел. Именно представители класса SIMD впервые достигли производительности порядка GFLOPS.

Основные представители данного класса – векторные процессоры, матричные процессоры и процессоры с архитектурой VLIW.

Архитектура МКОД (MISD – Multiple Instruction Stream / Single Data Stream) – множественный поток команд и одиночный поток данных. В данном архитектурном решении подразумевается наличие нескольких процессорных элементов, обрабатывающих один и тот же топок команд (Рисунок 2.3)

Архитектура МКМД (MIMD – Multiple Instruction Stream / Multiple Data Stream) 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 часто применяется во многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности центра.

Мы рассмотрели классификацию компьютеров параллельного действия!!!