Types of Parallel Processor Systems

Types of Parallel Processor Systems
A taxonomy first introduced by Flynn [FLYN72] is still the most common way of
categorizing systems with parallel processing capability. Flynn proposed the following
categories of computer systems:
• Single instruction, single data (SISD) stream: A single processor executes
a single instruction stream to operate on data stored in a single memory.
Uniprocessors fall into this category.
• Single instruction, multiple data (SIMD) stream: A single machine instruction
controls the simultaneous execution of a number of processing elements
on a lockstep basis. Each processing element has an associated data memory,
so that instructions are executed on different sets of data by different processors.
Vector and array processors fall into this category, and are discussed in
Section 18.7.
• Multiple instruction, single data (MISD) stream: A sequence of data is transmitted
to a set of processors, each of which executes a different instruction
sequence. This structure is not commercially implemented.
• Multiple instruction, multiple data (MIMD) stream: A set of processors simultaneously
execute different instruction sequences on different data sets.
SMPs, clusters, and NUMA systems fit into this category.
With the MIMD organization, the processors are general purpose; each is able to
process all of the instructions necessary to perform the appropriate data transformation.
MIMDs can be further subdivided by the means in which the processors communicate
(Figure 17.1). If the processors share a common memory, then each processor
accesses programs and data stored in the shared memory, and processors communicate
with each other via that memory. The most common form of such system is known
as a symmetric multiprocessor (SMP), which we examine in Section 17.2. In an SMP,
multiple processors share a single memory or pool of memory by means of a shared
bus or other interconnection mechanism; a distinguishing feature is that the memory
access time to any region of memory is approximately the same for each processor.
A more recent development is the nonuniform memory access (NUMA) organization,
which is described in Section 17.5. As the name suggests, the memory access time
to different regions of memory may differ for a NUMA processor.
A collection of independent uniprocessors or SMPs may be interconnected to
form a cluster. Communication among the computers is either via fixed paths or via
some network facility.
Parallel Organizations
Figure 17.2 illustrates the general organization of the taxonomy of Figure 17.1.
Figure 17.2a shows the structure of an SISD. There is some sort of control unit (CU)
that provides an instruction stream (IS) to a processing unit (PU). The processing
unit operates on a single data stream (DS) from a memory unit (MU). With an

Kết quả (Việt) 1:

Các loại hệ thống xử lý song songPhân loại đầu tiên được giới thiệu bởi Flynn [FLYN72] là vẫn còn nhiều nhất phổ biến cáchphân loại hệ thống với khả năng xử lý song song. Flynn đề xuất sau đâythể loại của hệ thống máy tính:• Hướng dẫn duy nhất, dòng dữ liệu duy nhất (SISD): một bộ xử lý đơn thực hiệnmột dòng duy nhất chỉ dẫn để hoạt động trên dữ liệu được lưu trong bộ nhớ duy nhất.Uniprocessors rơi vào loại này.• Hướng dẫn duy nhất, nhiều luồng dữ liệu (SIMD): hướng dẫn máyđiều khiển đồng thời thực hiện một số chế biến các yếu tốtrên cơ sở lockstep. Mỗi phần tử xử lý có một bộ nhớ dữ liệu liên quan,Vì vậy mà hướng dẫn được thực hiện trên bộ khác nhau của dữ liệu của bộ vi xử lý khác nhau.Bộ vi xử lý vector và array rơi vào loại này, và sẽ được thảo luận tạiPhần 18.7.• Nhiều hướng dẫn, dòng dữ liệu duy nhất (MISD): một chuỗi các dữ liệu được truyềnvới một bộ vi xử lý, mỗi trong số đó thực hiện một chỉ dẫn khác nhautrình tự. Cấu trúc này không được thực hiện về mặt thương mại.• Hướng dẫn nhiều, nhiều luồng dữ liệu (MIMD): A set bộ vi xử lý cùng một lúcthực hiện trình tự hướng dẫn khác nhau trên bộ dữ liệu khác nhau.Mini, cụm và NUMA hệ thống phù hợp với thể loại này.Tổ chức MIMD, bộ vi xử lý là mục đích chung; mỗi người có thểxử lý tất cả các hướng dẫn cần thiết để thực hiện việc chuyển đổi dữ liệu thích hợp.MIMDs có thể được chia ra bởi các phương tiện xử lý các giao tiếp(Hình 17.1). Nếu các bộ vi xử lý chia sẻ một bộ nhớ phổ biến, thì mỗi bộ xử lýtruy cập chương trình và dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ dùng chung, và bộ xử lý giao tiếpvới nhau thông qua bộ nhớ điều đó. Các hình thức phổ biến nhất của hệ thống như vậy được biết đếnnhư là một đối xứng sự (SMP), mà chúng tôi kiểm tra trong phần 17.2. Trong một SMP,nhiều bộ xử lý chia sẻ duy nhất bộ nhớ hoặc bộ nhớ ngoài trời bằng phương tiện của một chia sẻxe buýt hoặc cơ chế kết nối khác; một tính năng phân biệt đó là bộ nhớthời gian truy cập đến bất kỳ khu vực của bộ nhớ là xấp xỉ như nhau cho mỗi bộ vi xử lý.Một phát triển gần đây là các nonuniform bộ nhớ truy cập (NUMA) tổ chức,mà được mô tả trong phần 17,5. Như tên cho thấy, thời gian truy cập bộ nhớcác khu vực khác nhau của bộ nhớ có thể khác nhau cho một bộ xử lý NUMA.Một bộ sưu tập độc lập uniprocessors hoặc mini có thể được liên kết với nhau đểhình thành một cụm. Liên lạc giữa các máy tính hoặc là thông qua con đường cố định hay quamột số thiết bị mạng.Tổ chức song songCon số 17.2 minh hoạ việc tổ chức tổng hợp phân loại hình 17.1.Hình 17.2a cho thấy cấu trúc của một SISD. Đó là một số loại đơn vị điều khiển (CU)cung cấp một dòng chỉ dẫn (IS) một đơn vị xử lý (PU). Việc xử lýđơn vị hoạt động trên một dòng dữ liệu duy nhất (DS) từ một đơn vị bộ nhớ (MU). Với một

Kết quả (Việt) 2:

Các loại hệ thống xử lý song song
Một phân loại đầu tiên được giới thiệu bởi Flynn [FLYN72] vẫn là cách phổ biến nhất của
các hệ thống phân loại với khả năng xử lý song song. Flynn đề xuất như sau
loại hệ thống máy tính:
• hướng dẫn đơn, dữ liệu duy nhất (SISD) dòng: Một bộ xử lý đơn thực hiện
. Một dòng lệnh duy nhất để hoạt động trên dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ một đơn
. Uniprocessors rơi vào thể loại này
• Độc giảng dạy, dữ liệu nhiều (SIMD) dòng: một hướng dẫn máy tính duy nhất
kiểm soát việc thực hiện đồng thời của một số yếu tố xử lý
trên cơ sở sát gót. Mỗi phần tử xử lý có bộ nhớ dữ liệu có liên quan,
để hướng dẫn được thực hiện trên bộ khác nhau của dữ liệu bằng cách xử lý khác nhau.
Vector và mảng vi xử lý rơi vào thể loại này, và sẽ được thảo luận trong
mục 18.7.
• Nhiều hướng dẫn, dữ liệu duy nhất (MISD) dòng: một chuỗi các dữ liệu được truyền
đến một bộ vi xử lý, mỗi trong số đó thực thi một lệnh khác nhau
theo thứ tự. Cấu trúc này không được thực hiện thương mại.
• Nhiều hướng dẫn, nhiều dữ liệu (MIMD) dòng: Một bộ vi xử lý cùng một lúc
. Thực hiện trình tự hướng dẫn khác nhau trên bộ dữ liệu khác nhau
. SMPS, cụm, và các hệ thống NUMA phù hợp với thể loại này
với các tổ chức MIMD, các bộ vi xử lý có chung mục đích; từng có thể
xử lý tất cả các hướng dẫn cần thiết để thực hiện việc chuyển đổi dữ liệu thích hợp.
MIMDs có thể được chia nhỏ hơn nữa bằng các phương tiện, trong đó các bộ vi xử lý giao tiếp
(Hình 17.1). Nếu bộ xử lý chia sẻ một bộ nhớ chung, sau đó mỗi bộ xử lý
truy cập các chương trình và dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ chia sẻ, và bộ vi xử lý giao tiếp
với nhau thông qua bộ nhớ đó. Các hình thức phổ biến nhất của hệ thống như vậy được gọi
là một đa đối xứng (SMP), mà chúng tôi kiểm tra tại mục 17.2. Trong một SMP,
nhiều bộ xử lý chia sẻ một bộ nhớ duy nhất hoặc hồ bơi của bộ nhớ bằng phương tiện của một chia sẻ
xe buýt hoặc cơ chế kết nối khác; một tính năng phân biệt là bộ nhớ
thời gian truy cập vào bất kỳ khu vực của bộ nhớ là gần bằng nhau cho mỗi bộ xử lý.
Một phát triển gần đây hơn là sự không đồng dạng truy cập bộ nhớ (NUMA) tổ chức,
được mô tả trong mục 17.5. Như tên cho thấy, thời gian truy cập bộ nhớ
cho các khu vực khác nhau của bộ nhớ có thể khác nhau đối với một bộ xử lý Numa.
Một bộ sưu tập của uniprocessors độc lập hoặc SMPS có thể được kết nối với nhau để
tạo thành một cụm. Truyền thông giữa các máy tính hoặc là thông qua con đường cố định hoặc thông qua
một số cơ sở mạng.
Các tổ chức song song
Hình 17.2 minh họa các tổ chức chung của nguyên tắc phân loại của hình 17.1.
Hình 17.2a cho thấy cấu trúc của một SISD. Có một số loại đơn vị điều khiển (CU)
cung cấp một dòng lệnh (IS) cho một đơn vị chế biến (PU). Việc xử lý
đơn vị hoạt động trên một dòng dữ liệu duy nhất (DS) từ một đơn vị bộ nhớ (MU). Với một