5.Классификация компьютеров параллельного действия по Флинну.

Параллелизм вычислений. Классическая структура ЭВМ предусматривает последовательное выполнение команд программ. Требование к производительности вычислений ВТ возрастают, но последовательное выполнение команд программы не позволяет ускорения счета.

Дальнейшее развитие ВТ связано с переходом к параллельным вычислениям как в рамках одной ВМ, так и путем создания многопроцессорных систем и сетей. Здесь возможны два пути: обьединение большого количества отдельных ЦП или отдельных ЭВМ. Для такого подхода более подходит термин ВС.

Отличительной особенностью ВС является наличие средств по реализации параллельной обработки за счет построения параллельных ветвей в вычислениях. В классической ВМ параллелизм в вычислениях не предусматривается.

Уровни параллелизма.

Обычно различают следующие уровни параллелизма:

• Уровень заданий. Несколько независимых заданий одновременно выполняются на разных ЦП, практически не взаимодействуя друг с другом. Это уровень реализуется на ВС с множеством ЦП в многозадачном режиме.

• Уровень программ. Части одной задачи выполняются на множестве ЦП. Данный уровень достигается на параллельных ВС.

• Уровень команд. Выполнение команды разделяется на фазы, а фазы нескольких последовательных команд могут быть перекрыты за счет конвейеризации. Этот уровень достигается на ВС с одним ЦП.

• Уровень битов. Биты слова могут обрабатываться последовательно или параллельно. Данный уровень реализуется в обычных и суперскалярных ЦП.

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).

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.

По Флинну можно сказать, что потоки команд и потоки данных в какой-то степени независимы друг от друга и поэтому можно реализовать четыре комбинации компьютеров параллельного действия.

Компьютер SISD (Single Instruction stream Single Data stream – один поток команд, один поток данных) – это классический последовательный компьютер фон Неймана. Он содержит один поток команд и один поток данных и может выполнять только одно действие в каждый момент времени.

Машина SIMD (Single Instruction stream Multiple Data stream – один поток команд, несколько потоков данных) содержит один блок управления, выдающий по одной команде, но при этом есть несколько АЛУ, которые могут обрабатывать несколько наборов данных одновременно. Такие машины применяются для обработки научных исследований.

Компьютеры типа MISD (Multiple Instruction stream Single Data stream – несколько потоков команд, один поток данных) возможно еще не существует.

Компьютеры типа MIMD (Multiple Instruction stream Multiple Data stream – несколько потоков команд, несколько потоков данных) имеют несколько независимых процессоров и они работают независимо друг от друга, но являются частью одной системы. В эту категорию попадают большинство параллельных процессоров.