СУЭБ ИВТ СО РАН |
А.М.Федотов |
Классификация Скилликорна: описание архитектуры компьютера как абстрактной структуры, состоящей из компонент четырех типов (процессор команд, процессор данных, иерархия памяти, коммутатор).
В 1989 году с целью расширить классификацию Флинна и, тем самым, преодолеть ее недостатки Д.Скилликорн разработал подход, пригодный для описания свойств многопроцессорных систем и некоторых нетрадиционных архитектур, в частности dataflow и reduction machine.
Скилликорн предлагает рассматривать архитектуру любого компьютера, как абстрактную структуру, состоящую из четырех компонент:
Функции процессора команд во многом схожи с функциями устройств управления последовательных машин и, согласно Скилликорну, сводятся к следующим:
Функции процессора данных делают его, во многом, похожим на арифметическое устройство традиционных процессоров:
Это один из самых простых видов архитектуры, не содержащих переключателей. Для описания параллельных ВС автор зафиксировал четыре типа переключателей, без какой-либо явной связи с типом устройств, которые они соединяют:
Примеров подобных переключателей можно привести очень много. Так, все матричные процессоры имеют переключатель типа 1-n для связи единственного процессора команд со всеми процессорами данных. В компьютерах семейства Connection Machine каждый процессор данных имеет свою локальную память, следовательно, связь будет описываться как n-n. В тоже время, каждый процессор команд может связаться с любым другим процессором, поэтому данная связь будет описана как n×n.
Классификация Скилликорна состоит из двух уровней. На первом уровне она проводится на основе восьми характеристик:
В терминах данных характеристик компьютер Connection Machine 2 можно описать: (1, 1, 1-1, n, n, n -n, 1-n, n×n).
Для сильно связанных мультипроцессоров (BBN Butterfly, C.mmp) ситуация иная. Такие системы состоят из множества процессоров, соединенных с модулями памяти с помощью динамического переключателя. Задержка при доступе любого процессора к любому модулю памяти примерно одинакова. Связь и синхронизация между процессорами осуществляется через общие (разделяемые) переменные. Описание таких машин в рамках данной классификации выглядит так: (n, n, n -n, n, n, n×n, n-n, нет).
Используя введенные характеристики и предполагая, что рассмотрение количественных характеристик можно ограничить только тремя возможными вариантами значений: 0, 1 и n (т.е. больше одного), можно получить 28 классов архитектур.
В классах 1-5 находятся компьютеры типа dataflow и reduction, не имеющие процессоров команд в обычном понимании этого слова. Класс 6 это классическая фон-неймановская последовательная машина. Все разновидности матричных процессоров содержатся в классах 7-10. Классы 11 и 12 отвечают компьютерам типа MISD классификации Флинна и на настоящий момент, по мнению автора, пусты. Классы с 13-го по 28-й занимают всевозможные варианты мультипроцессоров, причем в 13-20 классах находятся машины с достаточно привычной архитектурой, в то время, как архитектура классов 21-28 пока выглядит экзотично.
На втором уровне классификации Скилликорн просто уточняет описание, сделанное на первом уровне, добавляя возможность конвейерной обработки в процессорах команд и данных.
Автор сформулировал три цели, которым должна служить хорошо построенная классификация:
Дополнительная
Ключевые термины публикации:Архитектура вычислительной машины; Процессор; Уровни параллелизма; Классификация Флинна;
© 2013-2024, Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, Астана © 2007-2024, Новосибирский государственный университет, Новосибирск © 1998-2024, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск © 1998-2024, Федотов А.М. |
ФИТ НГУ НГУ ЕНУ им.Гумилева ИВТ СО РАН |