Новосибирский государственный университет

Факультет информационных технологий

ICT SBRAS

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

Классификация Дазгупты

Классификация Дазгупты: иерархическая система для классификации архитектур на основе семи элементарных понятий.

Одним из последних исследований по классификации архитектур, по-видимому, является работа С. Дазгупты (S.Dasgupta), вышедшая в 1990 году. Автор использовал позитивные идеи работы Скилликорна. Пытаясь расширить описательные возможности классификации, он разработал иерархическую систему для классификации архитектур.

Предлагаемая система построена на основе семи элементарных понятий - базовых элементов архитектуры:

Функции процессора для подготовки команды к исполнению (I) эквивалентны тем, которые выполняет процессор команд (IP) по классификации Скилликорна, с дополнительной возможностью обращения к кэш-памяти. Аналогично, функции процессора для исполнения команд (X) совпадают с функциями процессора данных (DP) у Скилликорна, включая дополнительно работу с кэш-памятью.

Если архитектура содержит N элементов типа A, которые могут работать в системе параллельно и независимо (возможность AN), то AN называется сложным элементом типа A. Считается, что составляющие сложного элемента не имеют между собой физической связи. Например:
▪ sM3 - три блока простой памяти, к которым можно обращаться параллельно и независимо;
▪ sI4 - четыре неконвейерных процессора, которые могут параллельно и независимо подготовить к исполнению команды из четырех потоков команд.

Кэш-процессор CP - объединение C-элемента с I, X или другими CP. Например, C.sI, C.(C2.pI)2.

Обозначение A1.A2 подразумевает последовательное соединение элемента A1 с элементом A2.
Например, процессор команд с кэш-памятью: C.sI.

Кэш-процессор с памятью MCP - объединение M-элемента с I, X, CP или другими MCP. Например, iM.(C.sI2)k, sM.iM.C.pIn.

Процессор для подготовки команд I - MCP, который представляет собой законченную подсистему подготовки команды к исполнению.
Процессор для исполнения команд X - MCP, который представляет собой законченную подсистему для выполнения команды.
Процессоры, как и базовые элементы, могут быть сложными элементами архитектуры.
Полным описанием архитектуры может служить одиночная или повторяющаяся последовательность, составленная из I и X процессоров.

Формула архитектуры - символьная строка, описывающая некоторый базовый элемент, сложный элемент, процессор или всю архитектуру. В таблице приведены примеры описания широко известных архитектур:

ILLIAC IV(sM64.sI)(sM.sX)64
CM2(iM.C.pI)(sM.sX)64k
CRAY-1(iM.C.pI)(iM.C.pX)
CRAY X-MP(iMm.(C.pI)n)(iMm.(Cr.pXs)q)
AP-120B(sM.sI)(iM.sM.pX)
FPS-164(iM.C.sI)(iM.sM.pX)
TI ASC(iM.pI)(iM.pX)

Каждая формула служит описанием некоторой структуры. Дазгупта вводит два оператора, устанавливающих соответствие между формулой и структурой. Если R - формула и R = AN, то структура описывается оператором Rep(R). Пусть R = R1.R2. ... .Rn - формула, где Ri может быть базовым или сложным элементом, простым или сложным процессором, head(R) = R1 - самая левая составляющая в формуле и tail(R) = Rn - самая правая составляющая в формуле. Тогда, с помощью второго оператора Link Дазгупта описывает связи между составляющими tail и head.
Оператор Link явно описывает связи между элементами архитектуры. В классификации Скилликорна этим целям служили переключатели четырех типов.

Используя эту систему понятий и обозначений, автор строит следующую систему классификации.
Классом классификационной схемы называется именованная группа объектов, которые по некоторым специально выделенным свойствам отличаются от объектов других классов. Множество классов образует категорию.
Множество свойств, которые являются определяющими при отнесении объекта к какому-либо классу, называется классификационными характеристиками (TC - taxonomic characters). Введенные выше базовые элементы архитектуры определяют эти классификационные характеристики.
В сложных системах классификации может быть несколько категорий, образующих иерархию. Каждый объект может появляться только в одном классе в некоторой категории.

Дазгупта предлагает для систематизации архитектур классификацию с тремя уровнями (категориями) иерархии. Он считает, что иерархические системы обладают рядом привлекательных свойств. В частности, подобные системы позволяют не только легче сравнивать объекты, но также дают возможность определять, по каким параметрам и в какой степени объекты одного уровня иерархии сходны или различны.
Иерархия категорий строится таким образом, что объекты более низкого уровня обладают всеми свойствами объектов выше расположенного уровня и некоторыми дополнительными свойствами. Таким образом, степень детализации описания архитектуры будет уменьшаться при переходе к категориям более высокого уровня иерархии.

Итак, автор предлагает следующую иерархию категорий.
Самый низкий уровень - категория КЭШ-процессора с памятью MCP (memory-cache processor). Классами этой категории являются всевозможные различные архитектуры. Соответствующую архитектуре формулу можно рассматривать как имя класса.
Более высокий уровень - категория КЭШ-процессора (СP). Множество классов этой категории получается путем удаления из классов категории CP составляющих, описывающих память.
Самый высокий уровень - категория процессора (P). Классы получают удалением кэш-составляющих из классов категории CP.
На каждом уровне описание архитектуры задается формулой, отображающей те свойства архитектуры, которые являются существенными для данной категории.
Наиболее низкий уровень иерархии содержит в виде формулы самое подробное описание архитектуры в терминах различных типов памяти и процессоров, с возможностью количественного отображения различных элементов архитектуры и указания природы связей между ними.
Две архитектуры принадлежат к одному классу в CP категории, если совпадают их описания процессоров и кэш-памяти. Если две архитектуры сходны только по описанию процессоров команд, то они попадают в один класс процессорной категории.

Литература

Дополнительная:

  1. Воеводин Вл.В. Методы описания и классификации архитектур вычислительных систем / Вл.В. Воеводин, А.П. Капитонова. - М.:Издательство МГУ, 1994. - 79 с. - ISBN 5-211-03355-8.

Ключевые термины:  архитектура вычислительной машины;   процессор;   уровни параллелизма;   классификация скилликорна;

Контекстный поиск: Задайте образец для поиска:
    
|Список основных тем курса|
   
Федотова Ольга 		[SBRAS]

НГУ
ФИТ НГУ
ИВТ СО РАН
© 2012-2024, Новосибирский государственный университет, Новосибирск
© 2004-2024, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2004-2024, Федотов А.М.
    Дата последней модификации: 13.08.2013