3. Классификация архитектур эвм по взаимодействию процессора, памяти и устройств ввода-вывода.
Многообразие ПЭВМ в зависимости от характера связей процессора, памяти и устройств ввода-вывода можно свести к двум структурам:
1. С использованием каналов ввода-вывода.
2. Магистральная структура.
Особенность первого варианта - непосредственная связь ЦП и ОЗУ. Связь же с внешними устройствами осуществляется посредством специальных процессоров ввода-вывода, называемых часто каналами ввода-вывода (рис. 4). Использование нескольких каналов обеспечивает параллельное выполнение операций ввода-вывода с несколькими устройствами ввода-вывода.
Концепция магистральной структуры
4. Классификация архитектур эвм по взаимодействию потока команд и потока данных
Классификация Флинна для архитектур вычислительных систем строится по признаку множественности потоков команд и данных.
Однопроцессорная ЭВМ. Структура обыкновенной однопроцессорной ЭВМ (рис. 4.5) содержит одиночный поток команд и одиночный поток данных ОКОД (Single Instruction Single Data – SISD).
Матричная МПС – это структура типа одиночный поток команд и множественные потоки данных ОКМД (Single Instruction Multiple Data – SIMD). Система содержит некоторое число одинаковых сравнительно простых быстродействующих процессоров, соединенных между собой и с памятью данных регулярным образом так, что образуется сетка (матрица), в узлах которой размещаются процессоры (рис. 4.6). В системе образуется несколько потоков данных и один общий поток команд. Здесь возникает сложная задача распараллеливания алгоритмов решаемых задач для обеспечения загрузки процессоров.
В зависимости от возможностей контроллера и процессорных элементов, числа процессоров, организации режима поиска и характеристик маршрутных и выравнивающих сетей архитектуры класса SIMD подразделяются на четыре типа:
матричные процессоры; ассоциативные процессоры; процессорные ансамбли;
конвейерные процессоры.
Матричные процессоры используются для решения векторных и матричных (сеточных) задач и в общем случае для реализации алгоритмов, соответствующих характеристикам архитектуры SIMD. К этим задачам относятся в основном задачи числовой обработки. Для решения нечисловых задач используются ассоциативные процессоры. Процессорные ансамбли применимы как для числовой, так и нечисловой обработки. Конвейерные и векторные процессоры могут быть отнесены к архитектуре SIMD, но их можно причислить также и к другим типам архитектур.
Конвейерная МПС – это структура типа МКОД (или MISD) (рис. 4.7). 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. Процессоры СВБ образуют конвейер, на вход которого одинарный поток данных доставляет операнды из памяти. Каждый процессор обрабатывает свою 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. имеет место множественный поток команд.
Общий случай МПС – это структура типа МКМД (или MIMD). К классу MIMD могут быть отнесены, хотя и не всегда однозначно, следующие конфигурации:
а) мультипроцессорные системы;
б) системы с мультиобработкой;
в) многомашинные системы;
г) компьютерные сети.