Одиночные и множественные потоки команд и данных
Понятие одиночных и множественных команд и данных, то есть четыре класса вычислительных систем ОК ОД, СК МД, МК ОД, МК МД были введены в свое время Флинном, в соответствии с этим часто говорят о классификации Флинна вычислительных систем. Под потоком понимается команд последовательный поток команд вычислительных систем.
А под потоком данных, последовательный ряд данных вызывает потоком команд включая промежуточный результат. Под потоком команд последовательный поток команд выполняемых системой. Множественное число потоков определяется как максимально возможное число одновременных команд или данных находящихся в одинаковой стадии обработки. Приведем упрощенную схему систем данных. На примере самой простой системы ОК ОД.
Упрощенная структурная схема ОК ОД.
Система типа ОК МД, одно устройство управления осуществляет управление работой множества процессорных модулей, так по каждой из них выполняет одну данную команду. Данную структурную схему можно взять у Славика.
Упрощенная структурная схема МК ОД. (Схема выше).
В системах типа МК ОД процесс обработки разбивается на несколько этапов. Каждому из этих этапов соответствует один из процессорных модулей. Данные модули в совокупности составляют магистраль обработки или конвейер процессора. Наиболее высокая скорость разработки достигается при выполнении длинных линейных участков программ с однородными операциями. При частых прерываниях линейных участков командами ветвления скорость обработки снижается.
В системах типа МК МД несколько устройств управления осуществляют управление одновременным выполнением различных участков одной и той же программы.
Упрощенная схема типа МК МД
В данных системах типа МК МД как правило реализуется асинхронный параллельный вычислительный процесс. Такие системы обладают большой гибкостью. Реальная скорость обработки информации зависит от возможности загрузки процессоров. Однако если распараллеливание вычислений при выполнении данной программы затруднено, то можно воспользоваться наличием нескольких устройств управления и одновременно выполнять несколько разных программ. Системы типа МК МД отличаются высокой надежностью в следствии хороших возможностей взаимного резервирования однотипных устройств и машин.
Пословная и поразрядная обработка
Современные вычислительные системы могут быть описаны на базе 4х основных классов:
[на рисунке ромбик, напротив углов: ОКОД (SISD), МКОД (MISD), МКМД (MIMD), ОКМД (SIMD).]
Однако для более детального описания классов вычислительных систем целесообразно учитывать признаки которые показывает обработку данных по словам или по разрядам. В связи с этим данная схема модифицируется.
Схема классов вычислительных систем с учетом поразрядной и пословной обработки.
[схема представляет собой трехмерный ромбик, на переднем плане ОКОДС, МКОДС, МКМДС, ОКМДС; на заднем ОКОДР, МКОДР, МКМДР, ОКМДР]
Упрощенные структурные схемы вычислительных систем указанных восьми классов.
Память программы (квадратик).
Память данных с выборкой по словам (квадратик с вертикальной линией по середине).
Память данных с выборкой разрядных срезов (квадратик с горизонтальной линией по середине).
Память данных с выборкой разрядов (квадратик с диагональю слева сверху направо вниз).
Процессор (кружок).
Устройство управления (ромбик).
Схема классов вычислительных систем с учётом пословной и поразрядной обработки