Вопрос 27. Вычислительные системы, классы архитектур

Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферического оборудования и ПО, предназначенного для подготовки и решения задач пользователя. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

Цели создания вычислительных систем:

1. Повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных.

2. Повышение надежности и достоверности вычислений.

3. Предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг.

Классификация вычислительных систем:

1. По назначению: специализированные и универсальные системы.

2. По типу: многомашинные и многопроцессорные системы.

3. По признакам: однородные (несколько однотипных ЭВМ) и неоднородные (разнотипные ЭВМ) системы.

4. По методам управления элементами ВС: централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением.

5. По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ или процессорами: с жестким и с плавающим закреплением

6. По режиму работы: работающие в оперативном и неоперативном временных режимах.

Виды архитектур вычислительных систем по Флинну (1966 год):

SISD (Single Instruction Stream and Data) - Одиночный поток команд и одиночный поток данных. В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно. Пример: Cyber 205.

SIMD (Single Instruction and Multiple Data Stream) - Одиночный поток команд и множественный поток данных. Предполагает создание структур матричной обработки. Пример: ILLIAC-4.

MISD (Multiple Instruction and Single Data Stream) - Множественный поток команд и одиночный поток данных. Определение подразумевает наличие в архитектуре нескольких процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных.

MIMD (Multiple Instruction and Multiple Data Stream) - Множественный поток команд и множественный поток данных. Предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. Пример: Intel Paragon.