5.1.Модели вычислений
•Существует два вида параллелизма – на уровне команд и на уровне процессоров.
Принцип упреждающей выборки - команда выбирается из памяти заранее
5.1. Модели вычислений
|
|
С1 |
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
|
|
С3 |
|
|
|
|
С4 |
|
|
|
|
|
С5 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|||
|
выборки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выборки |
|
|
|
|
|
выполнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
декодирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возврата |
|
|
||||||||
|
|
команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
операндов |
|
|
|
|
|
команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1 |
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
|
7 |
|
8 |
|
|
9 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
6 |
|
7 |
|
|
8 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
7 |
|
8 |
|
|
9 |
|
|
||||||||
Время →
5.1. Модели вычислений
|
С1 |
|
|
|
С2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
декодирования |
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выборки |
|
|
|
|
|
|
|
|
команд |
|
|
|
|
С2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
декодирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С3 |
|
|
|
С4 |
|
|
|
С5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
Блок |
|
|
|
|
Блок |
|
|||
|
выборки |
|
|
|
|
выполнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возврата |
|
||
|
операндов |
|
|
|
|
команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С3 |
|
|
|
С4 |
|
|
|
С5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
Блок |
|
|
|
|
Блок |
|
|||
|
выборки |
|
|
|
|
выполнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возврата |
|
||
|
операндов |
|
|
|
|
команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двойной конвейер из пяти стадий
5.1. Модели вычислений
С4
АЛУ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1 |
|
|
|
С2 |
|
|
|
С3 |
|
|
|
|
|
|
|
АЛУ |
|
|
|
|
|
С5 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
выборки |
|
|
|
|
|
|
|
|
выборки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
декодирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
загрузки |
|
|
|
|
|
|
возврата |
|
||
|
команд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
операндов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сохранения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок с 
плавающей
точкой
Суперскалярный процессор с пятью функциональными блоками
5.1.Модели вычислений
•Рассмотрим две модели организации вычислений больших научных программ –
массивно-параллельный процессор (array processor) и векторный процессор (vector processor).
5.1. Модели вычислений
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Процессор1 |
|
|
|
Процессор2 |
|
|
|
ПроцессорN |
|
|
|
Общая |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
память |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мультипроцессор общей шиной и общей памятью
5.1.Модели вычислений
•Мультипроцессоры создаются и выпускаются в огромных количествах, но для создания мультипроцессоров с числом процессоров больше 64 требуются повышенные затраты из-за существенных трудностей, поэтому многие производители отказались от их разработки. Трудности эти обусловлены сложностью управления общей памятью.
5.1.Модели вычислений
•Мультикомпьютеры (многомашинные системы). Работа мультикомпьютеров организуется с использованием принципа общего канала связи
5.2. Многоуровневая организация вычислительных процессов
•Люди используют при общении и восприятии информации естественный язык (ЕЯ).
•Компьютер использует строго формализованный ограниченный язык машинных команд (ЯМК).
5.2. Многоуровневая организация вычислительных процессов
•Для написания программ нам удобнее использовать нечто среднее, также строго формализованное и ограниченное, как ЯМК, но остающееся понятным как ЕЯ, т.е. язык программирования (ЯП).