12. Классификация mimd-систем по способу взаимодействия процессоров

MIMD-системы по способу взаимодействия процессоров (см. рис.) делятся на системы с сильной и слабой связью.

Системы с сильной связью (иногда их называют «истинными» мультипроцессорами) основаны на объединении процессоров на общем поле оперативной памяти.

Системы со слабой связью представляются многопроцессорными и многомашинными системами с распределенной памятью. Разница организации MIMD-систем с сильной и слабой связью проявляется при обработке приложений, отличающихся интенсивностью обменов между процессами.

Рис. классификация вычислительных систем с MIMD-архитектурой

13. Классификация архитектуры sisd с краткой характеристикой классов

Архитектура SISD породила целый ряд архитектур: CISC, RISC, VLIW, архитектуру с суперскалярной обработкой и EPIC-концепцию.

К раткая характеристика классов:CISC:1)большим числом команд (более 200); 2)переменной длиной команд (от 1 до 13 байт);3)значительным числом способов адресации и форматов команд; сложностью - команд и многотактностью их выполнения; 4)наличием микропрограммного управления, что снижает быстродействие и усложняет процессор.

RISC: 1)сокращенным числом команд; 2)тем, что большинство команд выполняется за один машинный такт; 3)постоянной длиной команд; 4)небольшим количеством способов адресации и форматов команд; 5)тем, что для простых команд нет необходимости в использовании микропрограммного управления; 6)большим числом регистров внутренней памяти процессора.

Cуперскалярная обработка:Смысл этого термина заключается в том, что в аппаратуру процессора закладываются средства, позволяющие одновременно выполнять две или более скалярные операции, т. е. команды обработки пары чисел. Суперскалярная архитектура базируется на многофункциональном  параллелизме и позволяет увеличить производительность компьютера пропорционально числу одновременно выполняемых операций.

VLIW-архитектура связана с кардинальной перестройкой всего процесса трансляции и исполнения программ. Уже на этапе подготовки программы компилятор группирует несвязанные операции в пакеты, содержимое которых строго соответствует структуре процессора. Сформированные пакеты операций преобразуются компилятором в командные слова, которые по сравнению с обычными инструкциями выглядят очень большими. Отсюда и название этих суперкоманд и соответствующей им архитектуры — VLIW (Very Large Instruction Word — очень широкое командное слово).

EPIC: 1)большое количество регистров; 2)использование простых инструкций, сгруппированных по три, одинаковой длины, образующих длинные командные слова LIW (long instruction words); 3)переупорядочиванием и оптимизацией команд, так же как и во VLIW, занимается компилятор, а не процессор; 4)команды из разных ветвей узлового ветвления снабжаются предикатными полями и запускаются параллельно; 5)загрузка по предположению; 6)масштабируемость архитектуры до большого количества функциональных устройств.

14. Классификация интерфейсов

Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (протоколов), предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами.

В настоящее время не существует однозначной классификации интерфейсов. Можно выделить следующие четыре классификационных признака интерфейсов:

• способ соединения компонентов системы (радиальный, магистральный, смешанный);

• способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно-последовательный);

• принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный);

• режим передачи информации (двусторонняя поочередная передача, односторонняя передача).

Радиальный и магистральный интерфейсы, соединяющие центральный модуль (ЦМ) и другие модули (компоненты) системы (М₁, . . . , М_n):

Радиальный интерфейс позволяет всем модулям (М₁, . . . , М_n) работать независимо, но имеет максимальное количество шин. Магистральный интерфейс (общая шина) использует принцип разделения времени для связи между ЦМ и другими модулями. Он сравнительно прост в реализации, но лимитирует скорость обмена.

Параллельные интерфейсы позволяют передавать одновременно определенное количество бит или байт информации по многопроводной линии. Последовательные интерфейсы служат для последовательной передачи по двухпроводной линии.

В случае синхронного интерфейса моменты выдачи информации передающим устройством и приема ее в другом устройстве должны синхронизироваться, для этого используют специальную линию синхронизации. При асинхронном интерфейсе передача осуществляется по принципу «запрос-ответ». Каждый цикл передачи сопровождается последовательностью управляющих сигналов, которые вырабатываются передающим и приемным устройствами. Передающее устройство может осуществлять передачу данных (байта или нескольких байтов) только после подтверждения приемником своей готовности к приему данных.

Классификация интерфейсов по назначению отражает взаимосвязь с архитектурой реальных средств вычислительной техники. В соответствии с этим признаком в ЭВМ и вычислительных системах можно выделить несколько уровней сопряжений:

     системные интерфейсы;

     локальные интерфейсы;

     интерфейсы периферийных устройств (малые интерфейсы);

     межмашинные интерфейсы.

Cистемные интерфейсы предназначены для организации связей между составными компонентами ЭВМ на уровне обмена информацией с центральным процессором, ОП и контроллерами (адаптерами) ПУ.

Локальные интерфейсы предназначены для увеличения быстродействия видеоадаптеров и контроллеров дисковых накопителей.

Назначение интерфейсов периферийных устройств (малых интерфейсов) состоит в выполнении функций сопряжения контроллера (адаптера) с конкретным механизмом ПУ.

Межмашинные интерфейсы используются в вычислительных системах и сетях.