1.Принципы Джона фон Неймана 1945г.

1)Принцип двоичного кодирования- вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов. 2)Принцип программного управления-программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.3)Принцип однородности памяти-программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда.(Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными).4)Принцип адресности-структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Согласно фон Нейману-ЭВМ состоит из следующих основных блоков: 1) устройства ввода/вывода информации;2)память компьютера;3)процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ) (Обычно эти два устройства выделяются условно, конструктивно они не разделены).

Компьютер можно представить себе как процессор, многоуровневую систему памяти, систему внешних и внутренних связующих коммуникаций и периферийные устройства. К функциям памяти относятся:1)Приём информации из других устройств;2)Запоминание информации; 3)Выдача информации по запросу в другие устройства машины. Функции процессора: 1)Обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;2)Программное управление работой устройств компьютера.

Рисунок 1.1Схема сопряжения регистров процессора

2.Классификация Флинна для параллельных эвм.

Параллельные ЭВМ часто подразделяются по классификации Флинна на машины типа SIMD (с одним потоком команд при множественном потоке данных) и MIMD (с множественным потоком команд при множественном потоке данных).

Р азличие понятий многомашинной (ММС) и многопроцессорной (МПС) систем поясняет рис.ММС содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою ОП и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит, в конечном счете, путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. При отказе в одной машине обработку данных может продолжать другая машина комплекса. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели.

Этих недостатков лишены многопроцессорные системы. В таких системах (рис,б) процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким, как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве.

Вычислительная система называется многопроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей ОП (общее поле оперативной памяти) и управляется одной общей операционной системой. Часто в МПС организуется общее поле внешней памяти.

Можно выделить четыре основных типа архитектуры систем параллельной обработки:

1) Конвейерная и векторная обработка.

Основу конвейерной обработки составляет раздельное выполнение некоторой операции в несколько этапов с передачей данных одного этапа следующему. Производительность при этом возрастает благодаря тому, что одновременно на различных ступенях конвейера выполняются несколько операций.

Главный принцип вычислений на векторной машине состоит в выполнении некоторой элементарной операции, которая должна многократно применяться к некоторому блоку данных.Векторные операции обеспечивают полную загрузку вычислительного конвейера.

При выполнении векторной команды одна и та же операция применяется ко всем элементам вектора.

2) Машины типа SIMD.

Состоят из большого числа идентичных процессорных элементов, имеющих собственную память. Все процессорные элементы выполняют одну и ту же программу. В отличие от машин первого типа, это универсальные программируемые ЭВМ, так что задача, решаемая параллельно, может быть достаточно сложной и содержать ветвления. Модели (1) и (2) схожи, и часто обсуждаются как эквивалентные.

3) Машины типа MIMD (мультипроцессор).

В машинах данного типа каждый процессорный элемент (ПЭ) выполняет свою программу достаточно независимо от других процессорных элементов. Процессорные элементы, конечно, должны как-то связываться друг с другом, что делает необходимым более подробную классификацию машин типа MIMD. В мультипроцессорах с общей памятью (сильно связанных мультипроцессорах) имеется память, доступная всем ПЭ. С общей памятью ПЭ связываются с помощью сети обмена. Слабосвязанные многопроцессорные системы – машины с локальной памятью, связанные с помощью сети обмена.

4) Многопроцессорные машины с SIMD-процессорами.

Представляют собой многопроцессорные системы, в которых в качестве процессоров используются процессоры типов 1 и 2.

Особенностью многопроцессорной системы является сеть обмена, с помощью которой процессоры соединяются друг с другом или с памятью.