Крупнозернистый параллелизм

ЛЕКЦИЯ 11.

Крупнозернистый параллелизм обеспечивается за счет параллелизма независимых программных ветвей, подпрограмм, потоков (нитей) внутри программ, служебных программ и реализуется процессорами или ядрами многоядерных процессоров.

Классификация Флинна

Существует много классификаций для крупноформатного параллелизма.

Одна из них – классификация Флинна, предложенная в 1970 году, получила

большое распространение. Флинн ввел два рабочих понятия: поток команд и

поток данных. Под потоком команд упрощенно понимают последовательность

выполняемых команд одной программы. Поток данных – это последователь-

ность данных, обрабатывемых одним потоком команд. На этой основе Флинн

построил свою классификацию параллельных ЭВМ с крупнозернистым парал-

лелизмом:

1) ОКОД (одиночный поток команд − одиночный поток данных) или SISD (Single Instruction − Single Data). Это обычные последовательные ЭВМ, в которых выполняется одна программа. Здесь может использоваться конвейерная обработка в единственном потоке команд.

2) ОКМД (одиночный поток команд − множественный поток данных) или SIMD (Single Instruction – Multiple Data). В таких ЭВМ выполняется единственная программа, но каждая ее команда обрабатывает много чисел. Это соответствует векторной форме параллелизма, реализованноq в машинах CRAY.

3) МКОД (множественный поток команд − одиночный поток данных) или MISD (Multiple Instruction − Single Data). Здесь несколько команд одновременно работает с одним элементом данных. Этот класс не нашел применения на практике.

4) МКМД и (множественный поток команд − множественный поток данных) или MIMD (Multiple Instruction − Multiple Data). В таких ЭВМ одновре-

менно и независимо друг от друга выполняется несколько программных ветвей,

в определенные промежутки времени обменивающихся данными. Такие систе-

мы обычно называют многопроцессорными. Этот класс разделяется на два больших подкласса:

1. С общей для всех процессоров памятью. Это упрощает оборудование, но количество процессоров ограничено пропускной способностью памяти.

2. С индивидуальной памятью для каждого процессора. Число процессоров не ограничивается, но межпроцессорный обмен данными снижает потен-

циальное ускорение.

С течение времени появилась разновидность этой технологии, называемая SPMD (Single Program − Multiple Data), которая используется в многопроцессорных системах с обшей памятью SMP (Symmetric Multiprocessing).

Таким образом, далее будут рассмотрены только два класса параллельных

ЭВМ: SIMD (SPMD) и MIMD. SIMD –ЭВМ в свою очередь делятся на два

подкласса: векторно-конвейерные ЭВМ и процессорные матрицы.

Дата добавления: 2014-01-20