Классификация вычислительных систем по Флинну

Существует множество различных видов вычислительных систем и за более 50-летний период предложено множество их классификацией, но:

Наиболее известной классификацией архитектур ВС является предложенная в 1966 году М.Флинном и базирующейся на понятии потока, под которым понимается последовательность элементов, команд или данных, обрабатываемая процессором.

Под потоком команд понимается последовательность команд выполняемых вычислительным средством, а под потоком данных – последовательность данных (включающая исходные данные, промежуточные и окончательные результаты), порождаемая, управляемая и обрабатываемая потоком команд.

Выделают четыре типа архитектур ВС: SISD, MISD, SIMD, MIMD:

SISD (single instruction, single data) – системы с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных. К этому классу относятся, прежде всего, классические последовательные машины (однопроцессорные ЭВМ), или иначе, машины фон-неймановского типа, например, PDP-11 или VAX 11/780. В такой ВС единственный процессор выполняет единственный поток команд и обрабатывает единственный поток данных, хранящихся в единственном блоке памяти.

SIMD (single instruction, multiple data) – системы с одиночным потоком команд и множественным потоком данных. В такой ВС имеется несколько одинаковых процессоров, которые выполняют команды из единственного потока команд. Каждый процессор связан со своим блоком памяти данных, и все процессоры параллельно обрабатывают свои данные по одному и тому же алгоритму. Особенностью этого класса являются векторные команды.

MISD (multiple instruction, single data) – системы с множественным потоком команд и одиночным потоком данных. В такой системе единственный поток данных проходит через несколько процессоров, каждый из которых выполняет свою последовательность команд. Такая структура до сих пор не реализована на практике, хотя принципиально напоминает систему с конвейерной обработкой, но в таков ВС на каждой рабочей позиции должна решается своя задача, а не этап обработки машинной команды.

MIMD (multiple instruction, multiple data) - системы с множественным потоком команд и множественным потоком данных. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс, каждое из которых работает со своим потоком команд и данных. Основное отличие этих систем от многопроцессорных SIMD-машин состоит в том, что инструкции и данные связаны, потому что они относятся к одной и той же исполняемой задаче.

Существует очень много различных машин, относящихся к классу систем со множественным потоком команд и данных и их особенности в классификации Флинна это никак не отражено. На протяжении всей истории развития вычислительной техники делались попытки найти какую-то общую классификацию, под которую подпадали бы все возможные направления развития компьютерных архитектур. Ни одна из таких классификаций не могла охватить все разнообразие разрабатываемых архитектурных решений и не выдерживала испытания временем. Тем не менее в научный оборот попали и широко используются именно эта классификация.