p> На другому рівні класифікації Д. Скіллікорн просто уточнює опис, зроблене на першому рівні, додаючи можливість конвеєрної обробки в процесорах команд і даних.
Наприкінці даного опису має сенс навести сформульовані автором три мети, яким повинна служити добре побудована класифікація:
В· полегшувати розуміння того, що досягнуто на сьогоднішній день в області архітектур обчислювальних систем, і які архітектури мають кращі перспективи в майбутньому;
В· підказувати нові шляхи організації архітектур - йдеться про тих класах, які в даний час з різних причин порожні;
В· показувати, за рахунок яких структурних особливостей досягається збільшення продуктивності різних обчислювальних систем; з цієї точки зору, класифікація може служити моделлю для аналізу продуктивності.
3.6 Класифікація Дункана
У роботі Р. Дункан викладає свій погляд на проблему класифікації архітектур паралельних обчислювальних систем, причому відразу визначає той набір вимог, на який, з його точки зору, може спиратися шукана класифікація:
В· З класу паралельних машин повинні бути виключені ті, в яких паралелізм закладений лише на найнижчому рівні, включаючи:
o конвеєризацію на етапі підготовки та виконання команди (Instruction pipelining), тобто часткове перекриття таких етапів, як дешифрация команди, обчислення адрес операндів, вибірка операндів, виконання команди і збереження результату;
o наявність в архітектурі декількох функціональних пристроїв, працюють незалежно, зокрема, можливість паралельного виконання логічних і арифметичних операцій;
o наявність окремих процесорів введення/виведення, що працюють незалежно і паралельно з основними процесорами.
Причини виключення перерахованих вище особливостей автор пояснює наступним чином. Якщо розглядати комп'ютери, що використовують тільки паралелізм низького рівня, нарівні з усіма іншими, то, по-перше, практично всі існуючі системи будуть класифіковані як В«паралельніВ» (що свідомо не буде позитивним чинником для класифікації), і, по-друге, такі машини будуть погано вписуватися в будь-яку модель або концепцію, яка відображатиме паралелізм високого рівня.
В· Класифікація повинна бути узгодженою з класифікацією Флінна, що показала правильність вибору ідеї потоків команд і даних.
В· Класифікація повинна описувати архітектури, які однозначно не укладаються в систематику Флінна, але, тим не менш, відносяться до паралельних архитектурам (наприклад, векторно-конвеєрні).
Враховуючи вищевикладені вимоги, Дункан дає неформальне визначення паралельної архітектури, причому саме неформальність дала йому можливість включити в даний клас комп'ютери, які раніше не вписувалися в систематику Флінна. Отже, паралельна архітектура - це такий спосіб організації обчислювальної системи, при якому допускається, щоб безліч процесорів (Простих або складних) могло б працювати одночасно, взаємодіючи в міру потреби один з одним. Слідуючи цьому визначенню, все розмаїття паралельнихархітектур Дункан систематизує так, як показано на малюнку:
В
По суті систематика дуже проста: процесори системи працюють або синхронно, або незалежно один від одного, або в архітектуру системи закладена та чи інша модифікація ідеї MIMD. На наступному рівні відбувається деталізація в рамках кожного з цих трьох класів. Дамо невелике пояснення лише до тих з них, які на сьогоднішній день не настільки широко відомі.
Систолические архітектури (їх частіше називають систолическими масивами) представляють собою безліч процесорів, об'єднаних регулярним чином (наприклад, система WARP). Звернення до пам'яті може здійснюватися тільки через певні процесори на кордоні масиву. Вибірка операндів з пам'яті і передача даних по масиву здійснюється в одному і тому ж темпі. Напрямок передачі даних між процесорами фіксоване. Кожен процесор за інтервал часу виконує невелику інваріантну послідовність дій.
Гібридні MIMD/SIMD архітектури, dataflow, reduction і wavefront обчислювальні системи здійснюють паралельну обробку інформації на основі асинхронного управління, як і MIMD системи. Але вони виділені в окрему групу, оскільки всі мають ряд специфічних особливостей, якими не володіють системи, традиційно пов'язані з MIMD.
MIMD/SIMD - типово гібридна архітектура. Вона припускає, що в MIMD системі можна виділити групу процесорів, що представляє собою підсистему, працює в режимі SIMD (PASM, Non-Von). Такі системи відрізняються відносної гнучкістю, оскільки допускають реконфігурацію відповідно до особливостями розв'язуваної прикладної задачі.
Решта три види архітектур використовують нетрадиційні моделі обчислень. Dataflow використовують модель, в якій команда може виконаються відразу ж, як тільки обчислені необхідні операнди. Таким чином, послідовність виконання команд визна...
