4 Виды архитектур эвм
4.1 Классификация по Флинну
|
Одиночный поток команд (Single Instruction) |
Множество потоков команд (Multiple Instruction) |
Одиночный поток данных (Single Data) |
SISD |
MISD |
Множество потоков данных (Multiple Data) |
SIMD |
MIMD |
ОКОД - Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream).
ОКМД - Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным потоком данных (SIMD, Single Instruction, Multiple Data).
МКОД - Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD, Multiple Instruction Single Data).
МКМД - Вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD, Multiple Instruction Multiple Data).
По признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
по разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);
по количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные.
4.1.1 Однопроцессорная архитектура
SISD-компьютеры это обычные, «традиционные» последовательные компьютеры, в которых в каждый момент времени выполняется лишь одна операция над одним элементом данных. Большинство персональных ЭВМ до последнего времени попадает именно в эту категорию. Относится к фон-Неймановской (принстонской) архитектуре.
4.1.2 Многопроцессорная архитектура
Архитектура многопроцессорной обработки MIMD является подходящей для большого числа разнообразных задач, в которых реализовано полностью независимое и параллельное выполнение команд, касающихся различных наборов данных. По этой причине и потому что это просто осуществить, MIMD преобладает в многопроцессорной обработке.
Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.
Рисунок 3
4.1.3 Архитектура с параллельными процессорами.
В компьютере с одиночным потоком команд и множественным потоком данных один процессор обрабатывает поток команд, каждая из которых может выполнить параллельные вычисления на множестве данных.
Многопроцессорная обработка SIMD хорошо подходит для параллельной или векторной обработки, в которой большой набор данных может быть разделён на части, которые обрабатываются идентичными, но независимыми операциями. Одиночный поток команд направляет операцию модулей мультипрограммирования для выполнения однотипных манипуляций одновременно на потенциально большом количестве данных.
Однако недостаток этой архитектуры состоит в том, что большая часть системы начинает простаивать при выполнении программ или системных задач, которые не могут быть разделены на модули (подзадачи), которые могут быть обработаны параллельно.
Рисунок 4
4.1.4 Многопроцессорная обработка misd
Многопроцессорная обработка с множественным потоком команд и одиночным потоком данных тип архитектуры, где несколько функциональных модулей выполняют различные операции над одними данными. К этому типу относят конвейерную архитектуру. Архитектура MISD позволяет сравнивать результаты вычислений в целях обнаружения отказов. Кроме избыточности и отказоустойчивости у этого типа многопроцессорной обработки немного преимуществ. К тому же он весьма дорог. Он не увеличивает производительность.
Было создано немного ЭВМ с MISD-архитектурой.