мы. Через некоторое время мы с вами убедимся в этом, рассматривая кон- кретные практические разработки мировых лидеров.

Классификация вычислительных систем параллельной обработки

Введем понятия множественности потоков команд и данных.

Под множественным потоком команд или данных будем понимать наличие в вычислительной системе нескольких последовательностей команд, находя- щихся в стадии реализации (т.е. программу), или нескольких последователь- ностей данных, подвергающихся обработке командами. Исходя из возможно- сти существования одиночных и множественных вышеуказанных потоков,

все вычислительные системы могут быть разделены на следующие четыре больших класса.

1.С одиночным потоком команд и одиночным потоком данных

(ОКОД).

2.С множественным потоком команд и одиночным потоком данных (МКОД).

3.С одиночным потоком команд и множественным потоком данных (ОКМД).

4.С множественным потоком команд и множественным потоком дан- ных (МКМД).

Рассмотрим структурные схемы указанных классов систем.

Системы класса ОКОД

Это обычные однопроцессорные ЭВМ (рис. 16), включающие в себя запоминающее устройство (ЗУ) для команд (ЗУК) и данных (ЗУД) и один процессор, содержащий арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устрой- ство управления (УУ).

Рис. 16

В системах этого класса наиболее широко используются следующие способы организации параллельной обработки информации.

1. Совмещение во времени различных этапов решения разных задач,

при котором в системе одновременно и параллельно работают различные устройства ввода-вывода и собственно процессор.

24

2. Конвейерная обработка информации. При параллельной работе ряда устройств ввода-вывода и процессора неизбежны ситуации, когда несколь-

ким устройствам требуется одновременное обращение к ЗУ для записи или считывания информации, а обращаться может только одно устройство. Такая ситуация называется конфликтной. Разрешают этот конфликт путем введе- ния системы приоритетов, которая устанавливает определенную очередность удовлетворения запросов в ЗУ.

Системы класса МКОД

Теоретически структуру систем этого класса можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 17, где несколько потоков команд k1-kn (про- грамм) воздействуют на единственный поток данных. На практике не суще- ствует такого класса задач, в которых одна и та же последовательность дан- ных подвергалась бы обработке по нескольким разным программам.

Рис. 17

По этой причине схема рис. 17 до сих пор не реализована. Но реализо- вана другая схема обработки, представленная на рис. 18.

Рис. 18

Здесь один поток команд «k» разделяется устройством управления на несколько потоков микроопераций k1-kn, каждая из которых реализуется спе- циализированным, настроенным на выполнение именно данной микроопера- ции, устройством АЛУ. Такого класса системы принято называть конвейер- ными или системами с магистральной обработкой информации.

25

Системы класса ОКМД

Системы этого класса ориентированы на использование параллелизма объектов или данных. Их общая структура представлена схемой рис. 19.

Рис. 19

В этой структуре по одной и той же программе k обрабатывается не- сколько подобных потоков данных, причем каждый поток обрабатывается своим АЛУ, работающим, однако, под общим управлением. В таких вычис- лительных системах память данных может иметь не только адресную выбор- ку, но и ассоциативную (по содержанию), которую мы будеи рассматривать более подробно.

Системы класса МКМД

Возможны два способа построения вычислительных систем этого клас-

са:

1. В виде совокупности систем класса ОКОД (рис. 20).

Рис. 20

26