3.1 – Klassifikation

 

Gegeben seien folgende Rechnerarchitekturen

  1. Pentium 3 PC mit 12-stufiger Pipeline
  2. Cluster von 10 Linux-Rechnern mit Pentium 3
  3. Multiprozessor Hochleistungsrechner mit 100 parallelen 64-Bit CPUs
  4. Feldrechner, dessen einziges Leitwerk 128 gleichartige 32-Bit Rechenwerke ansteuert
  5. Moderner Dual-Core AMD Athlon 64 X2 mit 12-stufiger Pipeline pro Core
  6. klassischer von Neumann Rechner von Übungsblatt 2 mit einer Wortbreite von 8-Bit
  7. siehe folgende Abbildung:

    rechnerarchitektur-klassifikation-flynn-erlangen-classification

Aufgaben:

  1. Erklären Sie das Klassifikationsschema von Flynn und klassifizieren Sie die gegebenen Rechnerarchitekturen (1)-(7) nach diesem Klassifikationsschema.
  2. Geben Sie die generelle Klassifikationsformel des Erlanger Klassifikationsschemas an und klassifizieren Sie die gegebenen Rechnerarchitekturen (1)-(7) nach diesem Klassifikationsschema.

Lösung 3.1

a)

Das Rechner-Klassifikationsschema nach Flynn unterteilt Rechnerarchitekturen in vier Bereiche:

Single Instruction Single Data (SISD): Bei jedem Prozessortakt wird eine Instruktion auf ein Datenwort ausgeführt.

Single Instruction Multiple Data (SIMD): Bei jedem Prozessortakt wird eine Instruktion auf mehrere Datenworte gleichzeitig ausgeführt.

Multiple Instruction Single Data (MISD): Bei jedem Prozessortakt werden mehrere Instruktionen auf ein Datenwort ausgeführt (mit evtl. unterschiedlichen Ergebnissen).

Multiple Instruction Multiple Data (MIMD): Bei jedem Prozessortakt werden mehrere Instruktionen auf mehrere Datenworte gleichzeitig ausgeführt.

Einteilung der gegebenen Systeme:

  1. SISD
  2. MIMD
  3. MIMD
  4. SIMD
  5. MIMD
  6. SISD
  7. MIMD

b)

Das Erlangen Classification System (ECS) wurde 1975 von Wolfgang Händler entwickelt und dient zur Beschreibung von Computer-Architekturen hinsichtlich ihrer Parallelität. Hierzu werden Tripel verwendet:

\left( {k \circ k^\prime ,d \circ d^\prime ,w \circ w^\prime } \right)

Hierbei bedeutet

  • k die Anzahl der nebenläufigen Steuerwerke (Leitwerke)
  • k’ die Anzahl der spezialisierten Steuerwerke für Programm- bzw. Prozessorpipelining
  • d die Anzahl der nebenläufigen Rechenwerke (je Steuerwerk)
  • d’ die Anzahl der Pipelining-Rechenwerke (je Steuerwerk)
  • w die Anzahl der parallelen Bitstellen (also die Wortbreite) im Rechenwerk (ALU)
  • w’ die Anzahl der elementaren Teilwerke

Einteilung der gegebenen Systeme:

  1. (1, 1, 32*12)
  2. (10, 1, 32*12)
  3. (100, 1, 64)
  4. (1, 128, 32)
  5. (2, 1, 64*12)
  6. (1, 1, 8 )
  7. (8, 2, 128 )

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