Учебное пособие москва мади 2020 ббк 32. 81 В 683 Волосова, А. В. В683

Глава 5.
 
Архитектура параллельных вычислительных систем
 
 
Процесс решения задачи на параллельном компьютере состоит из 
следующих этапов: 
1.
Формулировка задачи
2.
Выбор метода ее решения
3.
Составление алгоритма
4.
Выбор технологии программирования
5.
Создание программы 
6.
Выполнение.
Несоответствие структуры программы особенностям ее архитектуры 
приводит производительность к падению производительности.
 
5.1. 
Классификация архитектур вычислительных систем
 
Целью классификации является решение задачи эффективного 
отображения алгоритмов на архитектуру вычислительных систем.
 
5.1.1.
 
Классификация М. Флинна
 
В
1966 году классификация предложена М. Флинном и основана на 
обрабатываемой процессором информации (команд или данных), называемой 
потоком. Можно выделить четыре класса архитектур: SISD, SIMD, 
MIST,MIMD. 
1.1. 
Класс SISD
(Single Instruction stream/ Single Data stream) - 
одиночный поток команд и одиночный поток данных. 
К классу SISD относятся машины фон
-
неймановского типа. Такие 
машины характеризуются одним потоком команд, выполняющихся 
последовательно. Каждой команде соответствует одна скалярная операция. 
Конвейерная обработка может применяться для увеличения скорости 
обработки команд и скорости выполнения арифметических операций. В этот 
класс можно включить и векторно
-
конвейерные машины
(вектор 
- 
одно 

---

44 
неделимое данное для соответствующей команды)
системы Сгау
-
1, СУВЕ
R 
205, машины семейства 
F
АСОМ 
V
Р и другие.
Иллюстрация класса представлена на рис. 13 а
ПР ‒
это один или несколько процессорных элементов, 
УУ ‒
устройство управления, 
ПД ‒
память данных.
1.2. 
Класс SIMD (
Single Instruction stream/ Multiple Data stream) 
‒
одиночный поток команд и множественный поток данных
. 
Имеется один 
поток команд, включающий векторные команды. Это делает возможным
применение одной арифметической операцию к нескольким данными, 
Примером таких данных могут служить элементы вектора. Обработка 
элементов вектора может производиться процессорной матрицей (
ILLIAC 
IV) или конвейерно (Сгау
-
1). В данном случае
единое УУ осуществляет 
контроль над
множеством процессорных элементов. В фиксированный 
момент времени каждый процессорный элемент получает от УУ одинаковую 
Рис. 13. Классификация М. Флинна: а) класс 
SISD
, б) класс SIMD, в) класс 
MIST,
г) класс 
MIMD