什麼是計算機體系結構中的Flynn分類法?


Flynn 的經典分類法(Flynn,1966)取決於計算機中控制單元的數量和可用的多個處理器。Flynn 引入了以下概念:

  • 單指令流

單指令流意味著體系結構具有一個控制單元,生成一個指令流,縮寫為單指令 SI。

  • 多指令流

多指令流意味著體系結構具有多個控制單元,每個控制單元產生一個不同的指令流,縮寫為 MI。

  • 單資料流

單資料流是指可用的單個處理器將執行單個數據流,縮寫為 SD。

  • 多資料流

在多資料流中,有多個處理器可用。每個處理器將執行一個確定的資料流,縮寫為 MD。

它取決於這些概念,並且可以將計算機分類為將可能的指令流和處理方法分組,如圖形所示。

  • SISD 體系結構

SISD 定義了一種計算機組織,包括一個控制單元、一個處理單元和一個儲存單元。SISD 就像正在使用的序列計算機。SISD 按順序執行指令,它們可以或不可以具有並行處理效率。

按順序執行的指令可以在其執行階段中獲得重疊。SISD 計算機可以包含多個功能單元。因此,某些功能單元在單個控制單元的管理之下。此類系統中的並行處理可以透過流水線處理或利用多個功能單元來實現。

  • SIMD 體系結構

SIMD 代表單指令多資料流。SIMD 平行計算模型包括兩部分,例如通常的馮諾依曼風格的前端計算機和一個處理器陣列,如圖所示。

  • MISD 體系結構

此組織包含 n 個處理單元,每個處理單元對相同的資料流執行不同的指令。這種結構很少受到關注,並且存在一些實際缺陷,有時它也被認為是不切實際的結構。

  • MIMD 體系結構

MIMD 代表多指令多資料流。它包括由多個處理器和多個儲存模組組成的並行體系結構,這些模組透過某種互連網路連線。它們分為兩大類,包括共享記憶體或訊息傳遞。

共享記憶體系統通常透過所有處理器共享的全域性記憶體來實現處理器間策略。這些通常是透過匯流排和快取記憶體控制器連線的伺服器系統。

訊息傳遞系統也稱為分散式記憶體。它通常將每個互連網路節點的本地記憶體和處理器合併在一起。沒有全域性記憶體,因此使用訊息傳遞將資訊從一個本地記憶體傳輸到另一個本地記憶體非常重要。這通常由傳送/接收命令對完成,程式設計師應將其寫入應用程式軟體中。

更新於:2021 年 7 月 20 日

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