Типы вычислительных архитектур

SISD (Single Instruction – Single Data Stream) - одиночный поток

команд, который управляет обработкой одного потока данных (ОКОД, ОКМД).

MISD (Multiple Instruction – Single Data Stream) ¾ множественный

поток команд. Одиночный поток данных (МКОД).

SIMD (Single Instruction – Multiple Data Stream)

MIMD (Multiple Instruction – Multiple Data Stream)

Конвейерные ВС.

В основе этих систем лежит конвейерный (или цепочечный) способ обработки информации, это относит их к архитектурам типа MISD. В реальных промышленных высокопроизводительных системах имеет место единое управляющее устройство, которое формирует один поток команд на модули обработки информации. А это последняя характеристика, позволяющая отнести эти архитектуры к архитектурам типа SIMD.

Матричные вычислительные системы.

Основываются на применении параллелизма. В них обеспечивается возможность одновременной реализации большого числа операций на элементарных процессорах, объединенных в матрицу.

Мульти процессорные ВС.

Системы с характерной MIMD архитектурой. Они состоят из множества процессоров и общей памяти, взаимодействие между процессорами и памятью осуществляет коммутатор.

Представителями данной архитектуры являются потоковые системы и

системы с программируемой структурой.

Потоковая архитектура ВС - архитектура ВС, которая управляется потоками данных, которые передаются от источника к потребителю, будучи снабженные маркерами /обработка информации в данных архитектурах имеет место только в том случае, если на входе присутствуют все данные.

Архитектура Фон - Неймана.

Предназначена для обработки информации. Для хранения программ и данных используется одно пространство памяти. Формат кодирования информации соответствует формату данных. Программы и данные хранятся в одной области памяти и нет никаких признаков, указывающих на тип информации в памяти.

4 основных признака:

1. наличие единого вычислительного устройства, включающего процессор, средство передачи информации и намять.

2. линейная структура адресации памяти, состоящая из слов фиксированной длины.

3. сравнительно низкий уровень машинного языка, команды которого осуществляют простые операции над элементарными операндами.

4. централизованное последовательное управление.

Архитектура гарвардской лаборатории.

В отличии от предыдущей: область памяти команд и область памяти данных разделены между собой. Применяется, как правило, в одно кристальных ЭВМ. С этой архитектурой получается более компактная

организация памяти.

CSEG - область памяти программ

DSEG - область памяти данных

RSEG - область программно доступных регистров

IOSEG - область ввода - вывода

Использование этих архитектур определяет наличие единого коммутационного тракта между общей и глобальной памятью ВС и процессором с сопроцессорами. Коммутационный тракт (общая шина) может в каждый момент времени обслуживать только один активный элемент ВС и по мере добавления новых активных элементов становится узким местом в ВС.

Если обработка информации должна представлять собой набор нескольких независимых заданий, то все активные элементы состязаются между собой за доступ к общей шине для обмена информацией с памятью или другими элементами ВС.

Для снижения влияния общей шины в Фон - Неймана архитектуре в состав микро процессора включают конвейерный механизм и КЭШ памяти.