Классификация обработчиков в компьютерной архитектуре

В 1977 году Вольфганг Хэндлер представил схему классификации компьютерной архитектуры для определения степени параллелизма и конвейерной обработки, встроенной в аппаратное обеспечение компьютерной системы. Параллельные системы сложны для программы по сравнению с однопроцессорной системой, потому что архитектура параллельной системы различается в зависимости от нескольких процессоров, и они должны быть скоординированы или синхронизированы.

В классификации Хендлера системы конвейерной обработки делятся на три подсистемы:

1. Блок управления процессором (PCU): каждый PCU соответствует одному процессору или одному ЦП.
2. Арифметико-логическое устройство (ALU): ALU эквивалентно элементу обработки (PE).
3. Схема битового уровня (BLC): BLC соответствует комбинационной логической схеме, необходимой для 1-битных операций в ALU.

ALU — это небольшой блок, который имеет меньше возможностей, чем процессор, и работает по инструкциям процессора. ALU предназначен для выполнения арифметических и логических вычислений в соответствии с его названием. Система включает несколько ALU для параллельной работы и повышения производительности системы. BLC (цепь на уровне битов) требуется для выполнения одиночных или битовых операций в ALU.

Классификация Хендлера использует три пары целых чисел, содержащих 6 независимых сущностей, описывающих компьютерную систему:

Компьютер =

где K = количество процессоров (PCU) в компьютере.

• K' = количество PCU, которые могут быть объединены в конвейер
• D = количество ALU (PE) под управлением PCU
• D '= количество PE, которые могут быть конвейеризированы
• W = длина слова PE
• W' = количество стадий конвейера во всех PE.

Пример 1: Давайте рассмотрим пример передового научного компьютера (TI ASC) компании Texas Instruments, который имеет один контроллер, управляющий 4 арифметическими конвейерами, каждый из которых имеет длину слова 64 бита и 8 этапов конвейера.

Из этих данных получаем K = 1, K' = 1, D = 4, D' = 1, W = 64, W' = 8 . Итак, мы можем представить TI ASC по классификации Хендлера следующим образом:

ТИ АСК =

Давайте теперь рассмотрим еще одно упражнение по классификации Хендлера.

Пример 2: CDC 6600 имеет только один ЦП с АЛУ, который имеет 10 специализированных аппаратных функций, каждая из которых имеет длину слова 60 бит, и до 10 из этих функций могут быть связаны в более длинный конвейер. Он также имеет 10 периферийных процессоров ввода-вывода, которые работают параллельно с ЦП, а также друг с другом. Каждый из процессоров ввода-вывода имеет 1 АЛУ с разрядностью 12 бит.

Здесь нам нужно рассмотреть две части, т. е. центральный процессор (CP) и процессор ввода-вывода (IP). Таким образом, представление дается,

ЦКД 6600 =

Из приведенной информации видно, что для центрального процессора K = 1, K' = 1, D = 1, D' = 10, W = 60, W' = 1 и для процессора ввода/вывода K = 10, К' = 1, Д = 1, Д' = 1, Ж = 12, Ж' = 1

Следовательно, выражение становится,

ЦКД 6600 =