Самостоятельная работа по Компьютерная архитектура Группа: 912-20 Олимова Феруза Проверил: Абдуллаев А. Ш. Ургенч 2022

Ургенчский филиал Ташкентского Университета Информационных Технологий имени Мухаммада аль-Хоразмий
Факультет «Компьютер Инжиниринг»

Самостоятельная работа
по Компьютерная архитектура

Группа: 912-20

Выполнила: Олимова Феруза
Проверил: Абдуллаев А. Ш.
Ургенч 2022
Архитектура распараллеливания систем, архитектура MIMD
MIMD (англ. Multiple Instruction stream, Multiple Data stream — Множественный поток Команд, Множественный поток Данных, сокращённо МКМД) — концепция архитектуры компьютера, используемая для достижения параллелизма вычислений. Один из классов вычислительных систем в классификации Флинна.

Классификация по Флинну	Одиночный поток команд (Single Instruction)	Множество потоков команд (Multiple Instruction)
Одиночный поток данных (Single Data)	SISD (ОКОД)	MISD (МКОД)
Множество потоков данных (Multiple Data)	SIMD (ОКМД)	MIMD (МКМД)

MIMD компьютер имеет N процессоров, N потоков команд и N потоков данных. Каждый процессор функционирует под управлением собственного потока команд.
Машины имеют несколько процессоров, которые функционируют асинхронно и независимо. В любой момент различные процессоры могут выполнять различные команды над различными частями данных. MIMD-архитектуры могут быть использованы в целом ряде областей, таких, как системы автоматизированного проектирования / автоматизированное производство, моделирование, а также коммуникатор связей communication switches.
Класс MIMD чрезвычайно широк, причем наряду с большим числом компьютеров он объединяет и целое множество различных типов архитектур.
Классификация
Основная идея классификации состоит в следующем. Множественный поток команд может быть обработан двумя способами:

• 
  либо одним конвейерным устройством обработки, работающем в режиме разделения времени для отдельных потоков;
  
• 
  либо каждый поток обрабатывается своим собственным устройством. Первая возможность используется в MIMD компьютерах, которые автор называет конвейерными (например, процессорные модули в Denelcor HEP).
  

Рис.1. Классификация класса MIMD
Архитектуры, использующие вторую возможность, в свою очередь опять делятся на два класса:

• 
  MIMD компьютеры, в которых возможна прямая связь каждого процессора с каждым, реализуемая с помощью переключателя;
  
• 
  MIMD компьютеры, в которых прямая связь каждого процессора возможна только с ближайшими соседями по сети, а взаимодействие удаленных процессоров поддерживается специальной системой маршрутизации через процессоры-посредники.
  

Далее, среди MIMD машин с переключателем Хокни выделяет те, в которых вся память распределена среди процессоров как их локальная память (например, PASM, PRINGLE). В этом случае общение самих процессоров реализуется с помощью очень сложного переключателя, составляющего значительную часть компьютера.
Такие машины носят название MIMD машин с распределенной памятью. Если память это разделяемый ресурс, доступный всем процессорам через переключатель, то такие MIMD являются системами с общей памятью (CRAY X-MP, BBN Butterfly). В соответствии с типом переключателей можно проводить классификацию и далее: простой переключатель, многокаскадный переключатель, общая шина.
Эта классификация основана на том, как MIMD-процессоры получают доступ к памяти. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных.

Рис.2. Обработка команд в MIMD
Пример
Примером системы MIMD является Intel Xeon Phi , сошедший с Larrabee микроархитектуры .^[1] Эти процессоры имеют несколько процессорных ядер ( до 61 по состоянию на 2015г. ), которые могут выполнять различные инструкции по разным данным .
Большинство параллельных компьютеров , по состоянию на 2013 год, являются системы MIMD .^[2]

Рис.3. MIMD: различные процессы - различные данные