Parallelashtirish tizimlarning arxitekturasi, mimd arxitekturasi

MIMD (bir nechta ko'rsatma, bir nechta ma'lumotlar) bu parallellikka erishish uchun qo'llaniladigan usul. MIMD-dan foydalanadigan mashinalar bir qatorga ega protsessorlar bu funktsiya asenkron ravishda va mustaqil ravishda. Har qanday vaqtda, har xil protsessorlar turli xil ma'lumotlar qismlarida turli xil ko'rsatmalarni bajarishi mumkin. MIMD arxitekturalari kabi bir qator dastur sohalarida ishlatilishi mumkin kompyuter yordamida loyihalash /kompyuter yordamida ishlab chiqarish, simulyatsiya, modellashtirish va kabi aloqa kalitlari. MIMD mashinalari ikkalasi ham bo'lishi mumkin umumiy xotira yoki tarqatilgan xotira toifalar. Ushbu tasniflar MIMD protsessorlarining xotiraga qanday kirishiga asoslangan. Umumiy xotira mashinalari bo'lishi mumkin avtobusga asoslangan, kengaytirilgan yoki ierarxik turi. Tarqatilgan xotira mashinalari bo'lishi mumkin giperkub yoki mash o'zaro bog'liqlik sxemalari.

MIMD tizimining misoli Intel Xeon Phi, dan kelib chiqqan Larrabee mikro arxitektura.^[1] Ushbu protsessorlarda bir nechta ishlov berish yadrolari mavjud (2015 yilga kelib 61 tagacha), ular turli xil ma'lumotlar bo'yicha turli xil ko'rsatmalarni bajarishi mumkin.

Ko'pgina parallel kompyuterlar, 2013 yilga kelib, MIMD tizimlaridir.^[2]
Umumiy xotira modeli
Protsessorlarning barchasi "global miqyosda" mavjud bo'lgan xotiraga ulangan dasturiy ta'minot yoki apparat vositalari. The operatsion tizim odatda xotira izchilligini saqlaydi.^[3]
Dasturchi nuqtai nazaridan ushbu xotira modeli tarqatilgan xotira modelidan yaxshiroq tushuniladi. Yana bir afzallik shundaki, xotira izchilligi yozma dastur emas, balki operatsion tizim tomonidan boshqariladi. Ikkita taniqli kamchiliklar quyidagilardir: o'ttiz ikkita protsessordan kattaroq miqyosi qiyin va umumiy xotira modeli taqsimlangan xotira modeliga qaraganda kamroq moslashuvchan.^[3]
Umumiy xotiraning ko'plab misollari mavjud (ko'p protsessorlar): UMA (Yagona xotiraga kirish ), COMA (Keshni faqat xotiraga kirish ).^[4]
Avtobusda
Umumiy xotiraga ega bo'lgan MIMD mashinalarida umumiy, markaziy xotirani birgalikda ishlatadigan protsessorlar mavjud. Oddiy shaklda barcha protsessorlar ularni xotiraga bog'laydigan avtobusga biriktirilgan, ya'ni umumiy xotiraga ega bo'lgan har bir mashina barcha mijozlar uchun ma'lum bir CM, umumiy avtobus tizimini baham ko'radi.
Masalan, A, B, C mijozlari bir tomonga, P, Q, R qarama-qarshi tomoniga ulangan avtobusni ko'rib chiqsak, mijozlarning birortasi ikkinchisi bilan ular orasidagi avtobus interfeysi orqali bog'lanadi.
Ierarxik
Ierarxik umumiy xotiraga ega MIMD mashinalari avtobuslar ierarxiyasidan foydalanadi (masalan, "Yog'li daraxt ") protsessorlarga bir-birlarining xotirasiga kirish huquqini berish. Turli xil platalardagi protsessorlar tugunlararo avtobuslar orqali aloqa qilishlari mumkin. Avtobuslar platalar orasidagi aloqani qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu turdagi arxitektura yordamida mashina to'qqiz mingdan ortiq protsessorlarni qo'llab-quvvatlashi mumkin.
Tarqatilgan xotira
Tarqatilgan MIMD xotira mashinalarida har bir protsessor o'ziga xos shaxsiy xotira joyiga ega. Har bir protsessor boshqa protsessor xotirasi to'g'risida bevosita ma'lumotga ega emas. Ma'lumotlarni bo'lishish uchun ular bir protsessordan ikkinchisiga xabar sifatida uzatilishi kerak. Umumiy xotira yo'qligi sababli, tortishuv ushbu mashinalarda unchalik katta muammo tug'dirmaydi. Ko'p sonli protsessorlarni to'g'ridan-to'g'ri bir-biriga ulash iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas. To'g'ridan-to'g'ri ulanishning oldini olishning bir usuli bu har bir protsessorni bir nechta boshqalarga ulashdir. Ushbu turdagi dizayn samarasiz bo'lishi mumkin, chunki xabarni bitta protsessordan ikkinchisiga xabar yo'lini uzatish uchun qo'shimcha vaqt kerak bo'ladi. Protsessorlarga oddiy xabarlarni yo'naltirishni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan vaqt miqdori katta bo'lishi mumkin. Tizimlar ushbu vaqt yo'qotilishini kamaytirish uchun ishlab chiqilgan va giperkub va mash mashhur o'zaro bog'liqlik sxemalaridan ikkitasidir.
Taqsimlangan xotiraga (bir nechta kompyuterlar) misollar kiradi MPP (katta parallel protsessorlar), COW (ish stantsiyalari klasterlari) va NUMA (Bir xil bo'lmagan xotiraga kirish ). Birinchisi murakkab va qimmat: Ko'p tarmoqli kompyuterlar keng polosali tarmoqlar bilan birlashtirilgan. Bunga misol qilib giperkubik va meshning o'zaro aloqalari kiradi. COW - bu narxning bir qismi uchun "uyda ishlab chiqarilgan" versiya.^[4]
Hypercube o'zaro bog'liqlik tarmog'i
MIMD-da tarqatilgan xotira mashinasida giperkub to'rt kvadrat protsessor, protsessor va xotira modulini o'z ichiga olgan tizimning o'zaro bog'lanish tarmog'i kvadratning har bir tepasida joylashgan. Tizimning diametri - bu bitta protsessorning eng uzoqdagi xabarni protsessorga yuborishi uchun zarur bo'lgan minimal qadamlar soni. Masalan, masalan, 2-kubning diametri 2. Sakkizta protsessorli va har bir protsessor va xotira moduli kub tepasiga joylashtirilgan giperkubik tizimda, diametri 3. Umuman olganda, 2 ^ Har bir protsessor bilan to'g'ridan-to'g'ri boshqa N protsessorlarga ulangan N protsessor, tizimning diametri N-dir. Giperkubik tizimning bir kamchilik tomoni shundaki, u ikkitadan kuchda tuzilgan bo'lishi kerak, shuning uchun yana ko'p narsalarga ega bo'lishi mumkin bo'lgan mashina qurilishi kerak. dastur uchun juda zarur bo'lganidan ko'ra protsessorlar.
Mesh o'zaro bog'liqlik tarmog'i
Tarmoqli o'zaro bog'liqlik tarmog'iga ega MIMD tarqatilgan xotira mashinasida protsessorlar ikki o'lchovli tarmoqqa joylashtirilgan. Har bir protsessor o'zining to'rtta yaqin qo'shnilariga ulangan. Tarmoqning chetlarida ulanishlarni o'rash mumkin. Meshni o'zaro bog'lash tarmog'ining giperkubikka nisbatan bir afzalligi shundaki, tarmoq tizimini ikkitaning kuchida sozlash kerak emas. Kamchilik shundaki, to'r tarmog'ining diametri to'rtdan ortiq protsessorga ega tizimlar uchun giperkubadan kattaroqdir.