1.6.3. Перспективные направления исследований в области архитектуры

Основные направления исследований в области архитектуры ВМ и ВС можно ус­ловно разделить на две группы: эволюционные и революционные. К первой груп­пе следует отнести исследования, целью которых является совершенствование методов реализации уже достаточно известных идей. Изыскания, условно назван­ные революционными, направлены на создание совершенно новых архитектур, принципиально отличных от уже ставшей традиционной фон-неймановской ар­хитектуры.

Большинство из исследований, относимых к эволюционным, связано с совер­шенствованием архитектуры микропроцессоров (МП). В принципе кардинально новых архитектурных подходов в микропроцессорах сравнительно мало. Основ­ные идеи, лежащие в основе современных МП, были выдвинуты много лет тому назад, но из-за несовершенства технологии и высокой стоимости реализации на­шли применение только в больших универсальных ВМ (мэйнфреймах) и супер­ЭВМ. Наиболее значимые из изменений в архитектуре МП связаны с повышением уровня параллелизма на уровне команд (возможности одновременного выпол­нения нескольких команд). Здесь в первую очередь следует упомянуть конвейери­зацию, суперскалярную обработку и архитектуру с командными слонами сверхбольшой длины (VLIW). После успешного переноса на МП глобальных архитектурных подходов «больших» систем основные усилия исследователей теперь направлены на частные архитектурные изменения. Примерами таких эволюционных архитек­турных изменений могут служить: усовершенствованные методы предсказания переходов в конвейере команд, повышение частоты успешных обращений к кэш­памяти за счет усложненных способов буферизации и т. п.

Наблюдаемые нами достижения в области вычислительных средств широкого применения пока обусловлены именно «эволюционными» исследованиями. Од­нако уже сейчас очевидно, что, оставаясь в рамках традиционных архитектур, мы довольно скоро натолкнемся на технологические ограничения. Один из путей пре­одоления технологического барьера лежит в области нетрадиционных подходов. Исследования, проводимые в этом направлении, по нашей классификации отне­сены к «революционным». Справедливость такого утверждения подтверждается первыми образцами ВС с нетрадиционной архитектурой.

Оценивая перспективы эволюционного и революционного развития вычисли­тельной техники, можно утверждать, что на ближайшее время наибольшего прогресса можно ожидать на пути использования идей параллелизма на всех его уров­нях и создания эффективной иерархии запоминающих устройств.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам можно разграничить понятия «вычислительная система» и «вычислительная машина»?

2. Какой уровень детализации вычислительной машины позволяет определить, можно ли данную ВМ причислить к фон-неймановским?

3. По каким признакам выделяют поколения вычислительных машин?

4. Какой из принципов фон-неймановской концепции вычислительно машины можно рассматривать в качестве наиболее существенного?

5. Оцените достоинства и недостатки архитектур вычислительных машин с непосредственными связями и общей шиной.