SISD (Single Instruction Single Data):

Din această categorie fac parte calculatoarele convenţionale care execută un singur flux de instrucţiuni asupra unui singur flux de date. Aceste siteme de calcul se mai numesc şi calculatoare von Neumann.

Instrucţiunile sunt executate secvenţial, însă pot exista suprapuneri între acestea dacă este implementat conceptul de bandă de asamblare (pipeline) – majoritatea sistemelor SISD actuale utilizează conceptul de bandă de asamblare. Calculatoarele SISD pot avea mai multe unităţi funcţionale (ex: coprocesor matematic, procesor grafic, procesor de intrare/ieşire, etc.), însă acestea sunt văzute ca o singură unitate de execuţie.

UC – unitate de comandă;UE – unitate de execuţie, element de procesare, procesor;MM – modul de memorie;SI – flux (şir) de instrucţiuni;SD – flux (şir) de date.

Exemple de claculatoare SISD: CDC 6600, CDC 7600, Amdhal 470/6, Cray-1.

SIMD (Single Instruction Multiple Data)

Această categorie de arhitecturi cuprinde sistemele de calcul compuse din mai multe unităţi de execuţie identice aflate sub comanda unei singure unităţi de control. Unitatea de control transmite acelaşi flux de instrucţiuni, simultan, tuturor unităţilor de execuţie. Toate unităţile de execuţie execută simultan aceeaşi instrucţiune asupra datelor din memoria proprie (există sisteme ce au şi o memorie partajată pentru comunicaţii). Unitatea de control trebuie să permită tuturor elementelor de procesare să-şi termine instrucţiunea curentă înainte de iniţierea unei noi instrucţiuni, astfel că execuţia instrucţiunilor trebuie sincronizată între toate unităţile de execuţie. Ca şi ordin de mărime numărul procesoarelor implicate într-o structură SIMD este de câteva mii. Din această categorie de arhitecturi fac parte ariile de procesoare şi calculatoarele vectoriale.

Aplicabilitate: calculatoarele SIMD sunt folosite în cazul aplicaţiilor paralele ce necesită un control fin asupra datelor. Exemplu: reţele neuronale.

Exemple de implementări SIMD: ILLIAC-IV, PEPE, BSP, STARAN, MPP, DAP, Connection Machine CM-1, CM-2 (de la Thinking Machines Corporation), MassPar MP-1, MP-2.

Topologia reţelei de interconectare nu apare în clasificarea lui Flynn.

MISD (Multiple Instruction Single Data)

Arhitecturile MISD au mai multe elemente de procesare, fiecare executând un set diferit de instrucţiuni asupra unui singur flux de date. Acest lucru este realizabil în două moduri:

acelaşi element din fluxul de date este prelucrat de toate procesoarele, fiecare executând propriile operaţii asupra respectivei date;

un element din fluxul de date este prelucrat de primul procesor, rezultatul obţinut este pasat mai departe celui de-al doilea procesor ş.a.m.d., formându-se astfel o macro-bandă de asamblare.

Din această categorie de arhitecturi fac parte ariile sistolice şi wave-front arrays.

Singurul exemplu de implementare pentru acest tip de arhitecturi este C.mmp construit la Carnegie-Mellon University. Acest calculator este reconfigurabil şi poate opera în modurile SIMD, MISD şi MIMD.

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)

Majoritatea sistemelor multiprocesor se pot încadra în această categorie. Un sistem de calcul MIMD are mai multe elemente de procesare interconectate, fiecare având propria unitate de control. Procesoarele lucrează fiecare asupra propriilor date executând asupra lor propriile instrucţiuni. Sistemele MIMD pot avea şi memorie partajată. Operaţiile executate de fiecare procesor sunt independente intre ele, deci modul lor de operare este asincron.

Acest tip de arhitecturi sunt aplicabile în cazul aplicaţiilor paralele (calcul paralel).

Exemple de implementare: C.mmp, Burroughs D825, Cray-2, S1, Cray X-MP, SGI/Cray Power Challenge Array, SGI/Cray Origin-2000, HP/Convex SPP-2000, Pluribus, IBM 370/168 MP, Univac 1100/80, Tandem/16, IBM 3081/3084, C.m*, BBN Butterfly, Meiko Computing Surface (CS-1), FPS T/40000, iPSC.

O variantă între SIMD şi MIMD sunt arhitecturile SPMD (Single Program Multiple Data), în care unităţile de procesare execută acelaşi segment de cod asupra unor date diferite, independent unul de celălalt (în mod asincron).

SIMD < SPMD < MIMD

RETELE CURS 3