Классификация архитектур вычислительных систем

Многопроцессорные системы, ориентированные на достижение сверхбольших скоростей работы, содержат десятки или сотни сравнительно простых процессоров с упрощенными блоками управления. Отказ от универсальности применения таких ВС и специализация их на определенном круге задач, допускающих эффективное распараллеливание вычислений, позволяют строить их с регулярной структурой связей между процессорами.

Удачной является классификация Флина, которая строится по признаку одинарности или множественности потоков команд и данных [27].

Однопроцессорная ЭВМ. Структура обыкновенной однопроцессорной ЭВМ (рис. 3.20) содержит одинарный поток команд и одинарный поток данных (структура ОКОД или SISD).

Рис. 3.20. Структура ОКОД или SISD

Матричная МПС – структура типа ОКМД (или SIMD). Система содержит некоторое число одинаковых сравнительно простых быстродействующих процессоров, соединенных друг с другом и с памятью данных регулярным образом так, что образуется сетка (матрица), в узлах которой размещаются процессоры (см. рис. 3.21). В системе имеется несколькопотоков данных и один общий поток команд. Здесь возникает сложная задача распараллеливания алгоритмов решаемых задач для обеспечения загрузки процессоров. В ряде случаев эти вопросы лучше решаются в конвейерной системе.

Конвейерная МПС – структура типа МКОД (или MISD) (рис. 3.22). Система имеет регулярную структуру в виде цепочки последовательно соединенных процессоров или специальных вычислительных блоков (СВБ), так что информация на выходе одного процессора является входной информацией для следующего в конвейерной цепочке.

Рис. 3.21. Структура типа ОКМД (или SIMD).

Процессоры (СВБ) образуют конвейер, на вход которого одинарный поток данных доставляет операнды из памяти. Каждый процессор обрабатывает соответствующую часть задачи, передавая результаты соответствующему процессору, который использует их в качестве исходных данных. Таким образом, решение задач для некоторых исходных данных развертывается последовательно в конвейерной цепочке. Это обеспечивает подведение к каждому процессору (СВБ) своего потока команд, т.е. имеется множественный поток команд.

Рис. 3.22. Структура типа МКОД (или MISD)

Общий случай МПС – структура типа МКМД (или MIMD). На рис.3.23 представлен общий случай структуры МПС, в которой несколько потоков данных и несколько потоков команд.

Рис. 3.23. Структура типа МКМД (или MIMD)

Существует несколько типов МКМД. К ним относятся:

· мультипроцессорные системы;

· системы с мультиобработкой;

· многомашинные системы;

· компьютерные сети.

Пункты 2 и 3 были частично рассмотрены выше. Пункт 4 будет рассмотрен в главе 5. А сейчас обратимся к мультипроцессорным системам.