Классы sisd-l и misd-l

По определению, эти классы имеют только один входной поток информации, а на выходе должны иметь меньше одного потока, т.е. – ноль. На первый взгляд количество выходных потоков информации не может нулевым – устройство должно что-то давать на выходе, следовательно, в этом классе не может быть ни одного устройства.

Однако, более глубокий анализ показывает, что существуют устройства, в которые входит один или несколько потоков информации, и не выходит ни одного потока информации, но есть некий терминальный результат, вот несколько вариантов:

• Устройство типа «закрытая копилка». Результат будет известен только в конце, когда «копилка» будет «разбита».

• Объекты квантовой физики, где попытка измерить накопленное состояние приводит к изменению (или разрушению) этого состояния.

• Объекты типа «радиоуправляемая бомба», которые ожидают во входных информационных потоках заданную кодовую последовательность, если есть результат работы такого объекта, то он однократен.

Таким образом, даже в этом классе вычислительных устройств есть реальные объекты, схемы которых даны на рис.2.3.А – класс SISD-L, а рис.2.3.В – класс MISD-L. На этих рисунках «ТПЭ» - это терминальный процессорный элемент.

A)

B)

Рис. 2.3. Схемы построения терминальных классов: A) SISD-L, B) MISD-L .

Как уже отмечалось, конвейерная последовательность процессорных элементов топологически эквивалентна одному элементу, таким образом, класс MISD-L, по сути, эквивалентен классу SISD-L.

Класс simd-l

Рис.2.4. Класс SIMD-L

К этому классу относятся упоминавшиеся ранее устройства, выполняющие разнообразные свертки данных. Причем, в зависимости от конкретного типа операций это может быть либо один поток данных (что бывает чаще всего), либо несколько потоков данных, но в последнем случае количество выходных потоков меньше количества входных потоков.

Класс sisd-h

Рис.2.5. Класс SISD-H

К этому классу относятся устройства расщепляющие данные входного потока. Операций расщепления данных достаточно много, но большинство из них создает только пару выходных потоков данных, например:

• Расщепление FP-чисел на мантиссу и порядок;

• Вычисление значений функций имеющих точки бесконечного разрыва, в виде двух чисел – числителя и знаменателя (например, tg(x) или ctg(x));

• Вычисление функций имеющих пару результатов по определению (например, целочисленное деление дает частное и остаток).

Поскольку задач расщепления данных не так уж и много, то таких, расщепляющих систем тоже не много.

Класс simd-h

Рис.2.6. Варианты класса SIMD-H

Устройства этого класса состоят из параллельно работа­ющих устройств класса SISD-H, которые расщепляют входные потоки данных.

Но чаще встречается вариант, где наряду с SISD-H, есть не расщепляющие устройства класса SISD, выпо­лняющие обычные скалярные операции. Такая архитектура более гибкая и позволяет параллельно выполнять операции разных типов.

Класс MISD-E

Устройства этого класса рассматривались ранее, как схема (A) класса MISD.

Класс MISD-H

Устройства этого класса рассматривались ранее, как схема (B) класса MISD.

Класс MIMD-E (классический MIMD)

Устройства этого класса рассматривались ранее, как схема (A) класса MIMD, т.е. это классический класс MIMD, где каждый поток информации обрабатывается собственным потоком инструкций.

Класс MIMD-H

Устройства этого класса рассматривались ранее, как схема (B) класса MIMD, где каждый поток информации будет обрабатываться параллельно разными потоками команд.

Класс MIMD-L

А)	B)	C)
Рис.2.7. Варианты класса MIMD-L: A) без разветвлений, B) с разветвлениями, C) с дополнительными элементами типа SISD.

К этому классу, прежде всего, относятся наборы из устройств класса SIMD-L, при этом чаще всего потоки данных не разветвляются, т.е. каждый поток направляется только на один ПЭ (рис.2.7.A). Также возможна ситуация, когда некоторые потоки направляются одновременно на два или более ПЭ (рис.2.7.B). Третий вариант (рис.2.76.C) подразумевает, что наряду с ПЭ класса MISD-L, будут присутствовать простые устройства SISD, такая архитектура более гибкая и позволяет параллельно выполнять операции разных типов.

Рис.2.8. Вариант класса MIMD-L со смесью элементов SIMD-L, SIMD, SIMD-H

Также в этот класс логично включить вычислительные системы, включающие в себя процессорные элементы всех трех классов одиночного потока инструкций SIMD-L, SIMD, SIMD-H (рис.2.8), – такая система, направляя потоки данных на разные процессорные элементы, может заниматься и свёрткой, и расщеплением данных, и простыми скалярными вычислениями.

В результате может получиться, что количество входных потоков информации будет не меньше, чем количество выходных потоков информации, но относить такие комбинированные устройства к другим MIMD классам будет неверным, там совсем другие принципы. В классе MIMD-H принципиальным является то, что каждый поток информации будет обрабатываться параллельно разными потоками команд. А класс MIMD-E (классический MIMD) построен по принципу, когда каждый поток информации обрабатывается своим собственным потоком команд.