MISD - MISD

Для использования в других целях см. MISD (значения).
MISD.svg
Таксономия Флинна
Единый поток данных
Несколько потоков данных

В вычисление, MISD (несколько инструкций, отдельные данные) является разновидностью параллельные вычисления архитектура где многие функциональные блоки выполняют разные операции с одними и теми же данными. Трубопровод архитектуры принадлежат к этому типу, хотя пурист может сказать, что данные различаются после обработки на каждом этапе конвейера. Отказоустойчивость повторное выполнение тех же инструкций для обнаружения и маскирования ошибок способом, известным как репликация задачи, можно считать принадлежащими к этому типу. Приложения для этой архитектуры встречаются гораздо реже, чем MIMD и SIMD, поскольку последние два часто более подходят для общих методов параллельных данных. В частности, они позволяют лучше масштабировать и использовать вычислительные ресурсы. Однако одним из ярких примеров MISD в вычислениях являются Космический шатл компьютеры управления полетом.[1]

Систолические массивы

Систолические массивы (< волновой фронт процессоров), впервые описанный Х. Т. Кунг и Чарльз Э. Лейзерсон являются примером MISD архитектура. В типичном систолическом массиве параллельно Вход данные протекает через сеть проводных процессор узлы, напоминающий человека мозг которые объединяют, обрабатывают, слияние или же Сортировать входные данные в производный результат.

Систолические массивы часто жестко запрограммированы для определенной операции, такой как «умножение и накопление», для массового выполнения. параллельно интеграция свертка, корреляция, матричное умножение или задачи сортировки данных. Систолический массив обычно состоит из большой монолитной сети примитивных вычислений. узлы который может быть аппаратно или программно настроен для конкретного приложения. Узлы обычно фиксированные и идентичные, а межсоединение программируемое. Более общий волновой фронт В процессорах же, напротив, используются сложные и индивидуально программируемые узлы, которые могут быть или не быть монолитными, в зависимости от размера массива и параметров конструкции. Поскольку волна -подобное распространение данных через систолический массив напоминает пульс В системе кровообращения человека название систолическое произошло из медицинской терминологии.

Основным преимуществом систолических массивов является то, что все данные операндов и частичные результаты содержатся внутри (проходя через) массив процессора. Нет необходимости обращаться к внешним шинам, основной памяти или внутренним кэшам во время каждой операции, как в случае со стандартными последовательными машинами. Последовательные ограничения параллельной производительности продиктованы Амдал Теорема также не применяется таким же образом, потому что зависимости данных неявно обрабатываются межсоединением программируемого узла.

Таким образом, систолические массивы чрезвычайно хороши для искусственного интеллекта, обработки изображений, распознавания образов, компьютерного зрения и других задач, с которыми особенно хорошо справляется мозг животных. Процессоры Wavefront в целом также могут быть очень хороши в машинном обучении, реализуя самонастраивающиеся нейронные сети на оборудовании.

Хотя систолические массивы официально классифицируются как MISD, их классификация несколько проблематична. Поскольку входные данные обычно представляют собой вектор независимых значений, систолический массив определенно не является SISD. Поскольку эти Вход значения объединяются и объединяются в результат (ы) и не сохраняют свои независимость как они были бы в SIMD блок векторной обработки, множество не могут быть отнесены к таковым. Следовательно, массив нельзя классифицировать как MIMD либо, поскольку MIMD можно рассматривать как простую совокупность меньших машин SISD и SIMD.

Наконец, поскольку данные роиться преобразуется при прохождении через массив от узла к узлу, несколько узлов не работают с одними и теми же данными, что делает классификацию MISD неправильное употребление. Другая причина, по которой систолический массив не следует квалифицировать как MISD такой же, как тот, который исключает его из категории SISD: входные данные обычно являются вектором, а не sингл dЗначение ata, хотя можно утверждать, что любой заданный входной вектор является одним набором данных.

Несмотря на все вышеперечисленное, систолические массивы часто предлагаются в качестве классического примера архитектуры MISD в учебниках по параллельным вычислениям и в инженерных классах. Если смотреть на массив снаружи как атомный его, возможно, следует классифицировать как SFMuDMeR = Одна функция, несколько данных, объединенные результаты.[2][3][4][5]

Сноски

  1. ^ Спектор, А .; Гиффорд, Д. (сентябрь 1984 г.). «Основная компьютерная система космического челнока». Коммуникации ACM. 27 (9): 872–900. Дои:10.1145/358234.358246.
  2. ^ Майкл Дж. Флинн, Кевин В. Радд. Параллельные архитектуры. CRC Press, 1996.
  3. ^ Куинн, Майкл Дж. Параллельное программирование на C с помощью MPI и OpenMP. Бостон: Макгроу Хилл, 2004.
  4. ^ Ибаруден, Джаффер. «Параллельная обработка, EG6370G: Глава 1, Мотивация и история». Университет Святой Марии, Сан-Антонио, Техас. Весна 2008 г.
  5. ^ Null, Линда; Лобур, Юлия (2006). Основы компьютерной организации и архитектуры. 468: Джонс и Бартлетт.CS1 maint: location (связь)