多指令流多数据流

多指令流多数据流计算机术语01定义按Flynn分类法对计算机分类举例共享式存储器模型计算机系统分类五种MIMD计算和结构特征比较分布式存储器模型目录0305020406基本信息多指令流多数据流MIMD是用于实现并行性的技术。MIMD计算机具有多个异步和独立工作的处理器。在任何时钟周期内，不同的处理器可以在不同的数据片段上执行不同的指令，也即是同时执行多个指令流，而这些指令流分别对不同数据流进行操作。MIMD架构可以用于诸如计算机辅助设计、计算机辅助制造、仿真、建模、通信交换机的多个应用领域。MIMD机器可以是共享存储器或分布式存储器类别。共享存储器机器包括UMA、NUMA、COMA等。分布式存储器机器包括NORAM等。定义定义多指令流多数据流(MultipeInstructionsStreamMultipleDataStream，MIMD)，是MichaelJ.Flynn提出的根据指令流、数据流的多倍性特征对计算系统进行分类的方法（通常称为Flynn分类法）。

MIMD是使用多个控制器来异步地控制多个处理器，能实现作业、任务、指令、数组各级全面并行的多机系统。多处理机属于MIMD。当前的高性能服务器与超级计算机大多具有多个处理机，能进行多任务处理，称多处理机系统。

并行计算机系统绝大部分为MIMD系统，包括并行向量处理机（PVP，ParallelVectorProcessor），对称对多处理机（SMP，SymmetricalMultiProcessor），规模并行处理机（MPP,MassivelyParallelProcessor），工作站机群（COW，ClusterOfWorkstations）,分布式共享存储系统（DSM,DistributedsharedMemory）。

计算机系统分类计算机系统分类MichaelJ.Flynn提出按指令流和数据流的多倍性对计算系统分类（通常称为Flynn分类法）。指令流：机器执行的指令序列。数据流：由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果。多倍性：在系统性能瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。

Flynn分类法

（1）单指令单数据流（SingleInstructionStreamSingleDataStream，SISD）SISD其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机，其指令部件每次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据。流水线方式的单处理机有时也被当作SISD。

SISD机器是一种传统的串行计算机，它的硬件不支持任何形式的并行计算，所有的指令都是串行执行。并且在某个时钟周期内，CPU只能处理一个数据流。因此这种机器被称作单指令流单数据流机器。早期的计算机都是SISD机器，如冯诺.依曼架构，如IBMPC机，早期的巨型机和许多8位的家用机等。按Flynn分类法对计算机分类举例按Flynn分类法对计算机分类举例按Flynn分类法对计算机分类举例

五种MIMD计算和结构特征比较五种MIMD计算和结构特征比较MIMD计算机包括：并行向量处理机（PVP）、对称对多处理机（SMP）、大规模并行处理机（MPP）、工作机群（COW)、分布式共享存储系统（DSM）。

MIMD计算机体系结构合一的结构模型20世纪90年代以后，上述各种并行计算机的体系结构呈现渐趋一致的趋势。促使体系结构渐趋一致而最终合一的主要因素是：所有体系结构都要求快速的高质量的互连络；都希望尽量避免或降低延迟；都希望能尽量隐藏通信代价；都必须支持不同的同步形式。五种MIMD计算和结构特征比较

共享式存储器模型UMA多处理机模型COMA多处理机模型NUMA多处理机模型共享式存储器模型UMA多处理机模型UMA多处理机模型UMA模型的特点：

①物理存储器(SM1~SMm)被所有处理器均匀共享。所谓均匀共享是指：所有处理器访问任何存储器所需的时间都相同。②每个处理器可带有私有高速缓存。③外围设备以一定的形式被共享。NUMA多处理机模型NUMA模型的特点：

①被共享的存储器在物理上是分布在所有的处理器中，所有的本地存储器(LM1~LMn)的集合组成全局空间。②处理器访问存储器所需的时间不相等，访问本地存储器LM或通过群内互连络(ClusterInterconnectionNetwork,CIN)访问群内共享存储器(ClusterSharedMemory,CSM)费时较少，访问非本地存储器或通过全局互连络(GlobalInterconnectionNetwork,GIN)访问全局共享存储器(GlobalSharedMemory,GSM)费时较多，即所谓非均匀存储访问。③每个处理器可带有私有高速缓存，外设也可以以某种形式共享。COMA多处理机模型COMA多处理机模型COMA模型的特点：

①各处理器结点中没有存储层次结构，全部高速缓存组成全局空间。②利用分布的高速缓存目录D对远程高速缓存进行访问。③COMA中的高速缓存容量一般都大于二级高速缓存容量。④开始使用COMA时，数据可以任意分配到高速缓存C中，在运行过程中，数据将被迁移到使用该数据的处理器结点的高速缓存中。分布式存储器模型分布式存储器模型在分布式存储器中，每个处理器具有其自己的单独存储器。对于要共享的数据，它必须作为消息从一个处理器传递到另一个处理器。例如NORMA就属于分布式存储器。NORMA分布式存储器模型在一个分布存储的多处理机系统中，如果所有的存储器都是私有的，仅能由本地处理器访问，就称为非远程储访问(NO-RemoteMemoryAccess,