Организация микропроцессорных систем. Учебное пособие. Могнонов П.Б. - 87 стр.

специальных языков программирования, который предоставляет средства для явного
описания параллелизма. Второй подход использует методы выявления параллелизма в
последовательных программах. Кроме того, алгоритм должен обладать внутренним
параллелизмом, адекватным конкретной аппаратуре.

  5.2. Основные принципы организации высокопроизводительных вычислительных
                                    систем

       Основным организационным принципом, ведущим к повышению быстродействия
вычислительных систем, является параллельная обработка, при котором в любой момент
времени выполняются одновременно более одной базовой операции. Эффективность таких
систем тесно связана со структурами вычислительных алгоритмов.
       Алгоритм – это описание вычислительного процесса в виде последовательности более
простых вычислительных конструкций. Описание алгоритма определяется спецификациями
этих конструкций и отношениями следования между ними. При этом алгоритмические
структуры различаются между собой содержанием простых вычислительных конструкций и
типом отношения следования. Различают два типа отношений следования –
предшествования и безразличия. Вычислительная конструкция i предшествует конструкции
j, если результат конструкции i является исходным значением для конструкции j или,
рекуррентно, любому ему предшествующему. Иными словами, конструкция j не может быть
выполнена раньше или одновременно с конструкцией i из-за отсутствия входных данных.
Конструкции i и j находятся в отношении безразличия, если исходные данные для каждого
из них могут быть получены вне зависимости от результатов выполнения другого. Это
отношение предусматривает возможность одновременного выполнения этих конструкций,
определяющих соответствующие операции. По степени сложности вычислительные
конструкции могут быть объектами, представляющие как простые арифметические
операторы, так и сложные (функции и процедуры). Другими словами, сложные
вычислительные конструкции, образующие один уровень, могут быть описаны посредством
алгоритмов, составленных из вычислительных конструкций следующего более низкого
уровня.
       Этот процесс характеризует вложенность алгоритма. Следовательно, алгоритм
строится на принципе иерархии вычислительных конструкций, основанный на свойстве
вложенности. Вложенность определяет глубину (детализацию) распараллеливания алгоритма
и является одной из его важнейших свойств.
       Степень вложенности алгоритма может изменяться в широком диапазоне – от мелкой
детализации, где вычислительные конструкции являются простыми, до крупной, где эти
конструкции достаточно сложны, т.е. реализуются с помощью другого алгоритма.
       Другим аспектом представления алгоритма являются типы отношений следования,
которые непосредственным образом определяют архитектуру вычислительных систем.

       5.2.1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем

       В общем случае классификацию высокопроизводительных систем можно проводить
по различным признакам. Большую популярность получила классификация по архитектуре,
предложенная Флинном, которая базируется на взаимосвязи команд и обрабатываемых
данных. В соответствии с ней все вычислительные средства делятся на четыре класса:
ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД.
       ОКОД – одиночный поток команд, одиночный поток данных. Архитектура такой
машины представлена на рис.5.1, где УУ – устройство управления, ПЭ – процессорный
элемент.