Классификация ВС Т. Фенга. Самостоятельная работа 4

1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«БУРЯТСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ТЕХНИКУМ» (ГБПОУ «БРИЭТ»)
Самостоятельная работа 4
По теме:
Классификация ВС Т.Фенга
Выполнил: студент 136 группы
Бадмаев Зоригто
Проверила: Парамонова Е.Г
Г. Улан-Удэ
2022 год

2.

СОДЕРЖАНИЕ
Классификация Фенга
Типы классификации
Компьютер TI ASC
SMP-архитектура
Согласованность кэшей
Мультипроцессоры с физически распределенной памятью
Недостатки классификации Фенга
Заключение
Используемые источники

3.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕНГА
В основу классификации Фенга заложены две простые численные характеристики параллелизма (пословный и
поразрядный параллелизм).
В 1972 году Т.Фенг предложил классифицировать ВС на основе двух простых характеристик. Первая - число бит n в
машинном слове, обрабатываемых параллельно при выполнении машинных инструкций. Практически во всех современных
компьютерах это число совпадает с длиной машинного слова. Вторая характеристика равна числу слов m, обрабатываемых
одновременно данной ВС. Немного изменив терминологию, функционирование любого компьютера можно представить как
параллельную обработку n битовых слоев, на каждом из которых независимо преобразуются m бит. Опираясь на такую
интерпретацию, вторую характеристику обычно называют шириной битового слоя.
Если рассмотреть предельные верхние значения данных характеристик, то каждую ВС можно описать парой чисел (n,m) и
представить точкой на плоскости в системе координат длина слова - ширина битового слоя. Площадь прямоугольника со
сторонами n и m определяет интегральную характеристику потенциала параллельности P архитектуры и носит название
максимальной степени параллелизма ВС: P(C)= mn. По существу, данное значение есть ничто иное, как пиковая
производительность, выраженная в других единицах. В период появления данной классификации, а это начало 70-х годов,
еще казалось возможным перенести понятие пиковой производительности как универсального средства сравнения и
описания потенциальных возможностей компьютеров с традиционных последовательных машин на параллельные.
Понимание того факта, что пиковая производительность сама по себе не столь важна, пришло позднее, и данный подход
отражает, естественно, степень осмысления специфики параллельных вычислений того времени.

4.

Типы классификации
Согласно классификации Фенга, компьютерную архитектуру можно разделить на четыре:
• Слово serial bit serial (WSBS)
• Слово последовательный бит параллельный (WSBP)
• Слово параллельный бит последовательный (WPBS)
• Слово параллельный бит параллельный (WPBP)
Слово serial bit serial (WSBS)
За один раз обрабатывается один бит одного выделенного слова. Это представляет собой последовательную
обработку и требует максимального времени обработки.
Слово последовательный бит параллельный (WSBP)
Она встречается в большинстве существующих компьютеров и называется обработкой "среза слова", потому что
одно слово одного бита обрабатывается одновременно. Все биты выбранного слова обрабатываются
одновременно. Битовая параллель означает все биты слова.
Слово параллельный бит последовательный (WPBS)
Она была названа обработкой битового среза, потому что m-битный срез обрабатывается одновременно. Слово
параллель означает выделение всех слов. Можно считать, что один бит из всех слов обрабатывается одновременно.
Слово параллельный бит parall

5.

Advanced Scientific
Computer (TI ASC)
В основном режиме он работает с 64-х разрядным словом, причем все разряды обрабатываются параллельно. АЛУ имеет
четыре одновременно работающих конвейера, содержащих по восемь ступеней. Такая организация дает 4×8=32 бита в каждом
битовом слое, и значит компьютер TI ASC может быть представлен в виде (64,32).
На основе введенных понятий все ВС в зависимости от способа обработки информации, заложенного в их архитектуру, можно
разделить на четыре класса.
•Разрядно-последовательные пословно-последовательные (n = m = 1). В каждый момент времени такие компьютеры
обрабатывают только один двоичный разряд. Представителем данного класса служит давняя система MINIMA с естественным
описанием (1,1).
•Разрядно-параллельные пословно-последовательные (n > 1 , m = 1). Большинство классических последовательных
компьютеров, так же как и многие ВС, эксплуатируемые до сих пор, принадлежит к данному классу: IBM 701 с описанием
(36,1), PDP-11 (16,1), IBM 360/50 и VAX 11/780 - обе с описанием (32,1).
•Разрядно-последовательные пословно-параллельные (n = 1 , m > 1). Как правило ВС данного класса состоят из большого
числа одноразрядных процессорных элементов, каждый из которых может независимо от остальных обрабатывать свои
данные. Типичными примерами служат STARAN (1, 256) и MPP (1,16384) фирмы Goodyear Aerospace, прототип известной
системы ILLIAC IV компьютер SOLOMON (1, 1024) и ICL DAP (1, 4096).
•Разрядно-параллельные пословно-параллельные (n > 1, m > 1). Большая часть существующих параллельных ВС, обрабатывая
одновременно mn двоичных разрядов, принадлежит именно к этому классу: ILLIAC IV (64, 64), TI ASC (64, 32), C.mmp (16,
16), CDC 6600 (60, 10), BBN Butterfly GP1000 (32, 256).

6.

Advanced Scientific Computer фирмы Texas Instruments

7.

SMP-АРХИТЕКТУРА
SMP (symmetric multiprocessing) –
симметричная многопроцессорная архитектура.
Главной особенностью систем с архитектурой
SMP является наличиеобщей физической
памяти, разделяемой всеми процессорами.
Наиболее известными SMP-системами
являются SMP-cерверы и рабочие станции на
базе процессоров Intel (IBM, HP, Compaq, Dell,
ALR, Unisys, DG, Fujitsu и др.) Вся система
работает под управлением единой ОС (обычно
UNIX-подобной, но для Intel-платформ
поддерживается Windows NT). ОС
автоматически (в процессе работы) распределяет
процессы по процессорам, но иногда возможна и
явная привязка.

8.

Согласованность кэшей
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти
Процессор
Процессор
Кэш
Кэш
Оперативная
память

9.

Мультипроцессоры с использованием
физически распределенной памяти
Процессор
Кэш
Процессор
Оперативная
память
Кэш
Оперативная
память
Сеть передачи данных

10.

НЕДОСТАТКИ КЛАССИФИКАЦИИ ФЕНГА
Недостатки предложенной классификации достаточно очевидны и связаны со способом вычисления
ширины битового слоя m. По существу Фенг не делает никакого различия между процессорными
матрицами, векторно-конвейерными и многопроцессорными системами. Не делается акцент на том,
за счет чего компьютер может одновременно обрабатывать более одного слова: множественности
функциональных устройств, их конвейерности или же какого-то числа независимых процессоров.
Если в системе N независимых процессоров имеют каждый по F конвейерных функциональных
устройств с длиной конвейера L, то для вычисления ширины битового слоя надо просто найти
произведение данных характеристик.
Конечно, опираясь на данную классификацию, достаточно трудно (а иногда и невозможно) осознать
специфику той или иной ВС. Однако достоинством является введение единой числовой метрики для
всех типов компьютеров, которая вместе с описанием потенциала вычислительных возможностей
конкретной архитектуры позволяет сравнить любые два компьютера между собой.

11.

НЕДОСТАТКИ КЛАССИФИКАЦИИ ФЕНГА
Эта классификация имеет ограничения. Они связаны со способом вычисления ширины битового слоя.
В соответствии с этой классификацией отсутствуют различия между многопроцессорными
системами, векторно-конвейерными компьютерами и процессорными матрицами.
Данная классификация не позволяет понять специфику той или иной высокопроизводительной
вычислительной системы.
Достоинством классификации Фенга является введение единой числовой характеристики для всех типов
вычислительных систем, которая позволяет сравнивать их между собой.

12.

Используемые источники
• Feng T. Some Characteristics of Associative/Parallel Processing // Proc. 1972 Sagamore Computing Conf. 1972. - P. 5-16.
• http://parallel.ru/computers/taxonomy
• Воеводин Вл.В. Методы описания и классификации архитектур вычислительных систем / Вл.В.
Воеводин, А.П. Капитонова. - М.:Издательство МГУ, 1994.
• Новожилов О.П. Архитектура компьютерных систем. В 2 частях. Ч. 1: учеб. пособие для среднего
профессионального образования/ О.П.
• Новожилов О.П. Архитектура компьютерных систем. В 2 частях. Ч. 2: учеб. пособие для среднего
профессионального образования/ О.П. Новажилов – М.: Юрайт, 2019.
• Википедия, [электронный ресурс ], https://en.wikipedia.org/wiki/Feng%27s_classification//02.04.2022