Классификация вычислительных систем по Флинну.

Ключевым понятием данной классификации является понятие потока команд и потока данных.

Поток команд – это последовательность команд программы

Поток данных – это последовательность данных обработанных программой

В соответствии с классификацией Флинна выделяют следующие классы:

1)OKОD (SISD) 2)MKOD (MISD) 3)OKMD (SIMD) 4)MKMD (MIMD)

1. ОКОД – один поток команд и один поток данных. Однопроцессорные ЭВМ с фонеймовской архитектурой – системы. Мультипрограммный режим, конвейерная обработка на микропрограммном уровне –виды параллелизма.

2. МКОД – множественный поток команд и один поток данных. Конвейерные системы (Пр., CRAY-I 1976 г., в этой системе имелись адресные, скалярные и векторные регистры, помимо устройства управления имелись устройства для выполнения адресных операций, скалярных, векторных операций и операций с плавающей точкой).

3. ОКМД. Матричные процессоры. Этих процессоров несколько, они могут быть как универсальными, так и специализированными. Каждый из них имеет собственную небольшую память, либо не имеет ее совсем. Пр., машина Унгера, Соломона. В категорию ОКМД входят систолические массивы, которые реализуют прокачку через себя данных с попутной обработкой этих данных, элементами массива, прокачка осуществляется синхронно под управлением синхронизированного центра. В категорию ОКМД входят волновые процессоры, в которых реализован принцип управления потоками данных. Волны распространяются асинхронно.

4. МКМД. Входят системы с множеством процессоров, имеющих собственную память и относительно не зависимых друг от друга. Относят многомашинные и многопроцессорные вычислительные комплексы.

Типичным представителем систем класса OKMD служит ЭВМ с фонеймовской архитектурой. В этом случае можно говорить только о таких способах параллельной обработки информации, как мультипрограммирование и конвейеризации на уровне команд.

В отношении класса MKOD мнения исследователей расходятся. Наиболее распространенным является мнение, что класс MKOD является пустым, т.к. не существует таких задач, в которых один и тот же поток данных должен обрабатываться по разным программам. Другие исследователи считают, что представителем класса MKOD являются конвейерные системы.

В отношении класса OKMD наиболее распространенным является мнение, что данный класс состоит из двух подклассов: 1)-MPP (Massovely Parallel Processor) матричный процессор 2)-PVP (Parallele vector Processor) процессор векторного параллелизма.

Представителями класса МРР являются матричные процессоры. Матричный процессор состоит из совокупности обрабатываемых элементов, которые могут быть как универсальными, так и специальными, а такие могут иметь собственную необходимую память.

Основной проблемой реализации систем является программирование одновременной работы процессорных элементов, а также обеспечение временных затрат (min) на обмен данными между процессорными элементами. В этот класс входят ILLIAC – IV, STARAM.

Архитектура PVP является более простой и удобной с точки зрения программирования. Здесь допускается использование языков высокого уровня. Кроме того, для данного класса нет необходимости создавать коммутатор процессорных элементов, поскольку все данные результату записываются в единую общую память.

В этот класс входят системы CYBER – 205, CRAY – 1, CRAY X-MP.

Систем класса MKMD более всего подходят для реализации алгоритмов, структура которых представляет собой совокупность слабо связанных потоков команд, которым соответствует собственные потоки данных.

Системы данного класса также делятся на два подкласса:1) система с общей памятью ETA-10 (Эльбрус 1,2)) 2)системы с обменом сообщениями, в эту категорию относят, в частности, системы с архитектурой «гиперкуб» (Cosmic Cube,Cmx)