9. Определите основные схемы параллизма вычислительных систем: sisd, misd, simd, mimd.

Современная интерпретация этой классификации выделяет 4 основных архитектуры вычислительных систем:

1. Одиночный поток команд – одиночный поток данных (Single Instruction – Single Data) – классическая система. SISD

Архитектура SISD охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. систем с одним вычислителем. В этот класс попадают все компьютеры классической архитектуры Фон Неймана. В этом классе параллелизм вычислений компьютера обеспечивается:

• Параллельное выполнение операций отдельными группами АЛУ (суперскалярная архитектура)

• Параллельной работой устройств ввода-вывода

• Совершенствование системы команд: одной командой обрабатываются массивы данных (технология MMX, SSE)

2. Одиночный поток команд – множественный поток данных (Single Instruction – Multiple Data). SIMD

Архитектура SIMD предполагает создание структур в векторной обработке. Системы этого типа строят как однородные, т.е. все процессоры идентичны и они все управляются одной и той же последовательностью команд, однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Все первые суперЭВМ были векторной архитектуры ILLIAC-IV, Gray – I,II,III. Появились в середине 60-х гг. Первоначально выполняли 1 – 3 млн. операций в секунду, сейчас – 500 млн. операций в секунду.

3. Множественный поток команд – одиночный поток данных (Multiple Instruction – Single Data). MISD

Архитектура MISD предполагает построение своеобразного процессорного конвейера в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. Если каждый процессор оптимизирован на определенный бит обработки, то выгоды от такой структуры очевидны (конвейер Форда). Однако задачи, в которых несколько процессоров могли эффективно обрабатывать один поток данных немногочисленны, поэтому архитектура MISD в чистом виде не нашла практической реализации.

4. Множественный поток команд – множественный поток данных (Multiple Instruction – Multiple Data). MIMD

Архитектура MIMD предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственными потоками данных.

10. Определите основные архитектуры современных параллельных вычислительных систем.

1. Системы MPP (массивно параллельные системы) состоит из однородных вычислительных узлов, включающих один или несколько центральных процессов, обычно RISC, локальную память. (доступ к памяти других узлов не возможен). Коммуникационные процессы иногда жесткие: IBM? SP2 (512 –узлов, 512-процессоров), CRM

2. SMP - система состоит из нескольких однородных процессоров и массива общей памяти. Все процессоры имеют доступ к любой точке памяти с одинаковой скоростью (Pentium)

3. NUMA – система с неоднородным доступом к памяти (Nan-Uniform Memory Access)/ система состоит из однородных базовых модулей, состоящих из одного процессора и блока памяти, модули объединены с помощью высокоскоростного коммутатора, поддерживается единое адресное пространство, т.е. возможен доступ к удаленной памяти других модулей, при этом доступ к локальной памяти в несколько раз быстрее чем к удаленной.

4. PVP – Parallel Vector Processing

PVP = SIMD+MISD

Основным признаком PVP систем является наличие специальных векторно-конвейерных процессов, в которых предусмотрены команды однотипной обработки векторов независимых данных.

Конвейеры работают одновременно над общей оперативной памятью, несколько таких конвейеров объединены с помощью коммутатора.

5. Кластерные системы – набор рабочих станций (даже РС), которые используются в качестве дешевого варианта параллельного компьютера. Для связи узлов используется одна из стандартных сетевых программ.

6. Виртуальные компьютеры