第1节_2计算机系统机构.ppt

MM DS MISD PU IS1 CU MM …… PU IS1 CU PU IS1 CU …… …… MM MIMD PU IS1 CU MM …… PU IS1 CU PU IS1 CU …… …… DS1 DS2 DSn Flynn分类法得到广泛应用SIMD、MIMD、SPMD… 主要缺点：(1) 分类太粗：例如， 在SIMD中包括有多种处理机 对流水线处理机的划分不明确 标量流水线为SISD，向量流水线 为SIMD(2) 根本问题是把两个不同等级的功能 并列对待；通常，数据流受指令流控制，从而造成MISD不存在 (3) 非冯计算机的分类？其他新型计算机的分类？ 2. 库克分类法：1978年由D. J. Kuck提出 按控制流和执行流分类 四种类型(1) 单指令流单执行流SISE (Single Instruction Single Executionstream)；典型的单处理机 (2) 单指令流多执行流SIME (Single Instruction Multiple Executionstream)；多功能部件处理机、相联处理机、向量处理机、流水线处理机、超流水线处理机、超标量处理机、SIMD并行处理机 (3) 多指令流单执行流MISE (Multiple Instruction Single Executionstream)；多道程序系统(4) 多指令流多执行流MIME (Multiple Instruction Multiple Executionstream)；典型的多处理机 主要缺点有些系统，如分布处理机等，没有总控制器 分类级别太低，没有处理机级和机器级分类太粗，如SIME中包含了多种类型的处理机 3. 冯泽云分类法： 1972年美籍华人冯泽云提出 用最大并行度来对计算机系统进行分类 最大并行度：计算机系统在单位时间内能够处理的最大二进制位数。假设同时处理的字宽为n，位宽为m，则最大并行度定义为： Pm ＝ m ? n 平均并行度：假设每个时钟周期ti内能同时处理的二进位数为Bi，则n个时钟周期内的平均并行度定义为： 表示方法：处理机名 (n, m) 四种类型(1) 字串位串WSBS  (Word Serial and Bit Serial) 串行计算机；m=1，n=1； 例如：EDVAC(1，1)(2) 字并位串WPBS  (Word Parallel and Bit Serial) 传统的单处理机; m=1, n1;  例如：Pentium(32,1)(3) 字串位并WSBP  (Word Serial and Bit Parallel) 并行计算机、MPP、 相联计算机；m1, n=1; 例如：MPP(1, 16384),  STARAN(1, 256), DAP(4) 字并位并WPBP  (Word Parallel and Bit Parallel) 全并行计算机；m1, n1; 例如：IILIAC IV(64,64),  ASC(64,32), PEPE, Cmmp 主要缺点：仅考虑了数据的并行性，没有考虑指令、任务、作业的并行 4. 汉德勒分类法：由Wolfgan Hindler于1977年提出 又称为ESC (Erlange Classification Scheme)分类法 根据并行度和流水线分类，计算机的硬件结构分成三个层次，并分别考虑它们的可并行性和流水处理程度。(1) 程序级k：程序控制部件(PCU)的个数；(2) 操作级d：算术逻辑部件(ALU)或处理部件(PU)的个数；(3) 逻辑级w：每个算术逻辑部件包含的逻辑线路 (ELC)的套数。 表示方法：t (系统型号)＝(k, d, w)例如： t (EDVAC) ＝ (1, 1, 1) t (Pentium) ＝ (1, 1, 32) t (STARAN) ＝ (1, 8192, 1) t (ILLIAC Ⅳ) ＝ (1, 64, 64) t (Cmmp) ＝ (16, 1, 16) 为了表示流水线，采用： t(系统型号) ＝ (k?k’, d?d’, w?w’)其中： k’ 表示宏流水线中程序控制部件 的个数 d’ 表示指令流水线中算术逻辑部件 的个数 w’ 表示操作流水线中基本逻辑线路 的套数例如：Cray1有1个CPU，12个相当于ALU或PE的处理部件，最多８级流水线，字长为64位，可以实现1～14位流水线。表示为： t（Cray1）＝(1，12×8，64(1～14)）又例如： t(PEPE)＝（1×3，288，32） t(TI ASC)＝(1，4，64×8)