ЛЕКЦИЯ 23 ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Параллелизм на

ЛЕКЦИЯ 23. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Параллелизм на уровне команд. Конвейеры Рисунок 23. 1 – Пятиступенчатый конвейер (а), состояние каждой ступени в зависимости от количества пройденных циклов (б). Показано 9 циклов

Суперскалярные архитектуры Один конвейер – хорошо, а два – еще лучше. Рисунок 23. 2 – Сдвоенный пятиступенчатый конвейер с общим блоком выборки команд

Суперскалярный процессор с пятью функциональными блоками

Классификация параллельных систем

I. По взаимодействию потоков команд (инструкций) и потоков данных. II. По использованию памяти: – с общей памятью ( «разделяемая память» ); – с локальной памятью для каждого процессора ( «распределенная память» ). III. По способу обмена между процессорами: – через общую память; – через передачу сообщений. IV. По способу загрузки данных: – с последовательной загрузкой (по битам); – с параллельной загрузкой (по словам); – с последовательно-параллельной загрузкой.

V. По используемому типу параллелизма: – естественный или векторный параллелизм (используется в векторых и матричных ВС); – параллелизм независимых ветвей ( «крупнозернистый» или «Coarse Grain» – используется в симметричных МПС – SMP); – «мелкозернистый» ( «Fine Grain» ) параллелизм – используется в МПС типа MIMD, в системах с массовым параллелизмом и др. ; – параллелизм смежных операций (Instruction Level Parallelism – ILP) – используется в ЭВМ с длинным командным словом – VLIW и др.

VI. По системе коммутации: – полносвязанные (каждый МП связан с каждым); – с выделенным коммутатором; – с общей шиной; – линейный или матричный массивы (связаны друг с другом соседние процессоры) ; – гиперкубы (связаны соседние ПЭ, но массивы многомерные); – параллельные машины с изменяемой конфигурацией связей; – с программируемыми коммутаторами.

VII. По сложности системы коммутации (по кол-ву уровней иерархии): –с коммутирующей цепью (сетью) – один уровень коммутации; –с кластерной коммутацией (когда группы вычислительных устройств объединены с помощью одной системы коммутации, а внутри каждой группы используется другая). VIII. По степени распределенности ВС: – локальные вычислительные системы; – вычислительные комплексы (в том числе – сильносвязанные – с обменом через общую память и слабосвязанные – с обменом через передачу сообщений). – как вариант вычислительных комплексов – кластерные архитектуры; – распределенные вычислительные комплексы, в том числе – сети ЭВМ и распределенные кластерные системы.

Классификация Флинна На основе числа потоков команд и потоков данных Флинн выделяет четыре класса

а – SISD-архитектура; б – SIMD-архитектура; в – MISD-архитектура; г – MIMD-архитектура