12. Кс окод (sisd )
SISD (Single Instruction Stream/Single Data Stream) - одиночный поток команд и одиночный поток данных (рис. 10.5, а).
Або ще такий рисунок:
Представителями этого класса являются, прежде всего, классические фон-неймановские ВМ, где имеется только один поток команд, команды обрабатываются последовательно и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных. То, что для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций может применяться конвейерная обработка, не имеет значения, поэтому в класс SISD одновременно попадают как ВМ CDC 6600 со скалярными функциональными устройствами, так и CDC 7600 с конвейерными. Некоторые специалисты считают, что к SISD-системам можно причислить и векторно-конвейерные ВС, если рассматривать вектор как неделимый элемент данных для соответствующей команды.
Або
ОКОД - «один потік команд - один потік даних» (SISD - «Single Instruction, Single Data»). У ЕОМ класичної архітектури ведеться послідовна обробка команд і даних. Команди надходять одна за одною (за винятком точок розгалуження програми), і для них з ОЗУ чи реєстрів також послідовно надходять операнди. Однією команді (операції) відповідає один необхідний їй набір операндів. Представниками цього класу є, перш за все, класичні фоннеймановскіе ВМ. Те, що для збільшення швидкості обробки команд і швидкості виконання арифметичних операцій може застосовуватися конвеєрна обробка, не має значення, тому в клас SISD одночасно потрапляють як ВМ зі скалярними функціональними пристроями, так і ВМ з конвеєрними.
13. Векторний процесор. Структура алу
Векторный процессор – это процессор, в котором операндами некоторых команд могут выступать упорядоченные массивы данных – векторы. Векторный процессор может быть реализован в двух вариантах. В первом он представляет собой дополнительный блок к универсальной вычислительной машине или сис-теме. Во втором векторный процессор является основой самостоятельной ВС.
Рассмотрим возможные подходы к архитектуре средств векторной обра-ботки. Наиболее распространенные из них сводятся к трем группам:
конвейерное АЛУ;
массив АЛУ;
массив процессорных элементов.
Последний вариант представляет собой многопроцессорную систему, из-вестную как матричная ВС. Понятие векторного процессора имеет отношение к двум первым группам. Эти две категории иллюстрирует рис. 7.3.
В
варианте с конвейерным АЛУ (рис. 7.3, а)
обработка элементов векто- ров
производится конвейерным АЛУ для чисел
с плавающей запятой (ПЗ). Опе-рации с
числами в форме с ПЗ достаточно сложны,
но поддаются разбиению на отдельные
шаги. Например, сложение двух чисел
сводится к четырем этапам: сравнению
порядков, сдвигу мантиссы меньшего из
чисел, сложению мантисс и нормализации
результата (рис. 7.4, а).
Каждый этап может быть реализован с
помощью отдельной ступени конвейерного
АЛУ (рис. 7.4, б).
Очередной элемент вектора подается на
вход конвейера, как только освобождается
первая ступень (рис. 7.4, в).
Ясно, что такой вариант вполне годится для обработки векторов.
Рис. 7.3. Варианты векторных вычислений: а – с конвейерным АЛУ;
б – с несколькими АЛУ
Одновременные операции над элементами векторов можно проводить и с помощью нескольких параллельно используемых АЛУ, каждое из которых
отвечает за одну пару элементов (рис. 7.3, б). Такого рода обработка, когда каждое из АЛУ является конвейерным, показана на рис. 7.5, а.
Р
ис.
7.4. Обработка векторов: а –
структура арифметического конвейера для чисел с плавающей запятой;
б – обозначение конвейера;
в – обработка векторов в конвейерном АЛУ.
Если параллельно используются конвейерные АЛУ, то возможен еще один уровень конвейеризации, что иллюстрирует рис. 7.5, б. Вычислительные системы, где реализована эта идея, называются векторно-конвейерными. Коммерческие векторно-конвейерные ВС, в состав которых для обеспечения универсальности включен также скалярный процессор, известны как суперЭВМ.
Рис. 7.5. Обработка векторов: а – параллельная обработка векторов несколькими конвейерными АЛУ; б – конвейерная обработка векторов четырьмя АЛУ