Классификация архитектуры ВС с параллельной обработкой данных

В 1966 г. М.Флинн предложил такой подход к классификации архитектур ВС. В основу было положено понятие потока, под которым понимается последовательность элементов, команд или данных, обрабатываемая процессором. Соответствующая система классификации основана на рассмотрении числа потоков команд и потоков данных и описывает 4 базовых класса.

Архитектура SISD охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. системы с одним вычислителем. Все ЭВМ с классической структурой попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путём совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работой внешних устройств и процессора. Такая архитектура довольно хорошо изучена.

		MISD
		SISD
		MIMD
		SIMD

Архитектура SIМDпредполагает создание структур векторной и матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т.е. входящие в неё процессорные элементы идентичны и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Но каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему подходят задачи обработки матриц и векторов, задачи решения линейных, нелинейных, дифференциальных уравнений и т.д. В таких структурах связи процессоров напоминают матрицу, в которой каждый процессорный элемент связан с соседним. По такой схеме построены суперсистемы: ILLIAC –IV, Cyber-205? Gray-I, II, III.

Архитектура МISDпредполагает построение своеобразного процессорногоконвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. В современных ЭВМ по такому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть работы в общем цикле обработки команды. В ВС этого типа конвейеры должны образовывать группы процессоров. Но при переходе на системный уровень очень трудно выявить такой регулярный характер в универсальных вычислениях. На практике трудно обеспечить большую длину такого конвейера, при которой достигается наибольший эффект. Но такая конвейерная схема нашла применение в скалярных процессорах для СуперЭВМ, где они применяются как спецпроцессоры для поддержки векторной обработки.

Архитектура МIМDпредполагает, что все процессоры работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они м.б. автономны и независимы. Такая схема использования ВС часто применяется на многих крупных ВЦ для увеличения пропускной способности центра.