16.1 Классификационные схемы архитектур вс (по Флинну, по Энслоу). Достоинства и недостатки каждой из классификаций.

1. Классификация Флинна. Признак классификации – кол-во потоков данных и потоков команд, которые синхронизируются при организации вычислений.

1. ОКОД (SISD – Single Instruction Single Data) – одиночный поток команд, одиночный поток данных. Данные и команды разделяют общую память.

2. ОКМД (SIMD) – Одна и та же команда выполняется различными устройствами. У каждого АЛУ своя локальная память.

3. М КОД (MISD) – несколько виртуальных процессоров разделяют одно АЛУ.

4. МКМД (MIMD) – истинно мультипроцессорная систем, возможна параллельная обработка данных. Высокая степень надежности.

Структурные организации вычислительных машин по Энслоу.

1. Схемы с общей или разделенной во времени шиной (ОШ); 2. Схемы с общей коммутационной матрицей (ОМ); 3. Многовходовые ВС; 4. Несимметричные ВС; 5. Схемы с матричными(векторными) процессорами; 6.ВС, устойчивые к сбоям и отказам

1. ОШ

ВМ – вычислительный модуль; М – устройство внешней памяти; УВВ – устройство ввода-вывода. Достоинства: простота подключения устройств, легкость наращивания, низкая стоимость. Недостатки: большие задержки в обработке информации в случае увеличения числа модулей, так как сеанс взаимодействия каждого модуля с каждым монополизирует шину на все время обмена информацией. 1. Определение стандартного времени передачи информации между модулями(квант времени). 2. Квантование.

Такие структуры используются при решении слабосвязанных задач в САПР, АСУ и т.д., то есть, когда время передачи информации несущественно влияет на вычислительный процесс.

2. ОМ

Достоинства:

1. Взаимодействие каждого модуля с каждым не зависит от взаимодействия других модулей системы, следовательно задержки в передаче данных отсутствуют. Для решения сильно связанных задач, когда при решении разных задач используется одно поле данных.

2. С помощью этой схемы можно организовать систему с интерпретируемыми процессорами. Периферийные процессоры, которые будут решать задачи определенного типа. Эти процессоры можно перепрограммировать для решения другого типа задач. Можно реализовать архитектуру МКМД – истинно мультипроцессорная система.

Недостатки: сложность коммуникационной матрицы - 1/2 стоимости системы. Следовательно, выделяют отдельные тракты информации, для снижения стоимости (разделения матрицы на подматрицы, которые связывают между собой отдельные устройства).

3. Многовходовые

Для организации бортовых, специальных систем, которые управляют испытаниями.

Д остоинства:

1. высокая надежность вычислений; 2. Гибкость: при выходе из строй одного модуля, он полностью заменяется другим. 3. Высокая готовность вычислений– возможность продолжать вычисления в случай аварийной ситуации.

Н едостатки: Модули памяти имеют очень высокую нагрузку. Для понижения нагрузки можно использовать мультиплексоры (расширители входов), но это не всегда возможно. Для уменьшения количества входов в память в данной системе используют принцип “своя память”, то есть выделяется блок памяти, который закрепляется за определенным вычислительным модулем, и имеет место ограниченный доступ со стороны других модулей.