Taxonomia lui Flynn
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Taxonomia este ştiinţa care se ocupă cu stabilirea legilor de clasificare şi sistematizare a domeniilor din realitate cu o structură complexă.
| Flux de instrucţiuni singular | Flux de instrucţiuni multiplu | |
|---|---|---|
| Flux de date singular | SISD | SISD |
| Flux de date multiplu | SIMD | SIMD |
Taxonomia lui Flynn este o clasificare a arhitecturilor sistemelor de calcul, propusă de Michael J. Flynn în 1972.[1][2] Cele patru clasificări definite de Flynn au la bază numărul de fluxuri de instrucţiuni şi de date concurente disponibile în arhitectură.
Cuprins |
[modifică] SISD
Flux de instrucţiuni singular, flux de date singular (SISD)- un computer secvenţial care nu foloseşte paralelismul nici în fluxul de date, nici în fluxul de instrucţiuni. Aici se încadrează microprocesoarele clasice cu arhitectură von Neumann pe 8, 16, 32 şi 64 de biţi cu funcţionare ciclică - preluare instrucţiune, execuţie instrucţiune (rezultă prelucrarea datelor) ş.a.m.d. Exemple de arhitecturi SISD sunt maşinile tradiţionale uniprocesor, ca şi computerele personale sau vechile sisteme mainframe.
[modifică] MISD
Fluxuri de instrucţiuni multiple, flux de date singular (MISD)- neobişnuit datorită faptului că fluxurile de instrucţiuni multiple au nevoie, de obicei, de fluxuri multiple de date pentru a fi eficient. Totuşi, acest tip este folosit când se ajunge la paralelism redundant, ca de exemplu la avioane, care sunt obligate să posede câteva sisteme backup în cazul în care unul se defectează.
Acestea sunt sistemele care folosesc microprocesoare pipeline (conductă), metodă folosită de către procesoarele recente. La un astfel de microprocesor, de exemplu, în paralel se execută instrucţiunea n, se decodifică instrucţiunea n+1 şi se aduce în memorie instrucţiunea n+2. Ideea acestei arhitecturi provine de la benzile de montaj a produselor industriale (automobile, televizoare etc.).
Supercomputerele Cray, din anii 1970, foloseau arhitectura MISD. Procesoarele Pentium MMX, PentiumPro, Pentium 2 şi următoarele au implementate o structuăr de tip MISD cu 2 benzi de asamblare (Pentium MMX) sau 3 benzi de asamblare (Pentium Pro şi următoarele din serie), care fac să poată fi executate două sau trei instrucţiuni în paralel într-un singur impuls de ceas.
[modifică] SIMD
Flux de instrucţiuni singular, fluxuri de date multiple (SIMD)- un sistem de calcul care foloseşte fluxuri de date multiple împreună cu un singur flux de instrucţiuni pentru a face operaţii care pot fi paralelizate. Acestea sunt sisteme cu microprocesoare matriceale, la care operaţiile aritmetice se execută în paralel pentru fiecare element al matricei, operaţia necesitând o sngură instrucţiune (se mai numesc şi sisteme de procesare vectorială).
Eficienţa SIMD-urilor este puternic evidenţiată în cazul unor programe care au o cantitate masivă de date paralele reliefate de anumite bucle de programe. Acest tip de arhitectură este folosit în familia de procesoare Intel Pentium MMX (Multi-Media eXtension), care are la bază o arhitectură SIMD. Această familie de procesoare cuprinde un set de 57 de instrucţiuni noi, 4 noi tipuri de date şi un set nou de regiştri destinaţi accelerării execuţiei aplicaţiilor multimedia (grafica 2D şi 3D, video, procesare imagine şi sunete stereo). Aplicaţiile multimedia impun manipularea unor date de dimensiuni mici (8 sau 16 biţi) în paralel pentru cele 3 canale de culoare sau cele 2 canale de sunet stereo, cu aceeaşi instrucţiune, dar date diferite pe aceste canale multimedia.
[modifică] MIMD
Fluxuri multiple de instrucţiuni, fluxuri multiple de date (MIMD)- multiple procesoare autonome care execută diferite instrucţiuni asupra unor date diferite. Sistemele de calcul distribuite folosesc, de obicei, arhitecturi MIMD exploatând fie un spaţiu de memorie partajat, fie un spaţiu de memorie distribuit.
Există o extensie uzuală la această taxonomie. Aceasta este:
- Program singular, fluxuri de date multiple (SPMD)- multiple procesoare autonome execută simultan acelaşi set de instrucţiuni (dar în puncte independente) pe date diferite. Cunoscut ca şi proces singular, date multiple.
[modifică] Referinţe
- ↑ Flynn, M., Some Computer Organizations and Their Effectiveness, IEEE Trans. Comput., Vol. C-21, pp. 948, 1972.
- ↑ Duncan, Ralph, "A Survey of Parallel Computer Architectures", IEEE Computer. February 1990, pp. 5-16.
