Que peut-on paralléliser dans un système à processeur unique ?

Dans un système monoprocesseur, « processeur et périphérique », « processeur et canal » et « périphérique et périphérique » peuvent être parallélisés. La formation des systèmes d'exploitation modernes est le résultat des canaux. Les canaux sont des dispositifs capables de contrôler les entrées et les sorties indépendamment du processeur. Lorsque le processeur effectue des opérations, le canal peut effectuer des opérations d'E/S en même temps. et le canal sont parallèles ; lorsque le processeur fonctionne, les périphériques peuvent effectuer des opérations d'entrée/sortie en même temps, de sorte que le processeur et l'appareil peuvent être parallélisés et les appareils peuvent évidemment être parallélisés ;

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Un système informatique qui ne comprend qu’un seul processeur informatique est appelé système monoprocesseur.

Dans un système informatique monoprocesseur, il y a au plus 1 et au moins 0 états en cours d'exécution ; au plus N et au moins N-1 états en attente et au plus N-1 et au moins 0 états prêts ;

Le système monoprocesseur n'a qu'un seul pipeline d'instructions et un composant opérationnel multifonctionnel, qui « récupère » et « analyse » une instruction par cycle d'horloge. Dans de nombreux processeurs pipeline, le nombre d'étapes du pipeline dans le pipeline d'instructions est k = 4 ; il décompose principalement le processus d'exécution d'une instruction en quatre étapes : « récupération des instructions », « analyse », « exécution » et « écriture des résultats ». La fonction à exécuter par l'instruction est principalement complétée dans le composant opérationnel multifonctionnel et est complétée dans la section « exécution ». Les composants opérationnels multifonctionnels de la plupart des processeurs pipeline adoptent une structure pipeline. Certaines instructions simples peuvent être exécutées dans le segment de pipeline « exécution » en un seul cycle d'horloge, tandis que des instructions plus complexes nécessitent souvent plusieurs cycles d'horloge. De plus, il existe également les effets du transfert conditionnel, etc. ; par conséquent, le nombre moyen d'instructions exécutées par un processeur scalaire de pipeline général par cycle d'horloge est inférieur à 1, c'est-à-dire son parallélisme de niveau d'instruction ILP<1.

Dans un système monoprocesseur, ce qui peut être parallélisé est : processeur et périphérique, processeur et canal, périphérique et périphérique; mais les processus ne peuvent pas être parallélisés,

• Dans un système monoprocesseur, afin d'améliorer l'efficacité du système, conservez plusieurs processus dans différents états dans la mémoire (c'est ce qu'on appelle l'exécution simultanée de processus), mais il n'y a qu'un seul processus occupant le processeur en même temps, donc les processus ne sont pas parallèles

• La formation de ; Les systèmes d'exploitation modernes sont le résultat de canaux. Les canaux sont des périphériques capables de contrôler les entrées et les sorties indépendamment du processeur. Lorsque le processeur effectue des opérations, le canal peut effectuer des opérations d'E/S en même temps. Par conséquent, les deux sont également parallèles. . ;

• Lorsque le processeur fonctionne, les périphériques peuvent effectuer des opérations d'entrée/sortie en même temps, donc le parallélisme est également généré ;

• Évidemment, les appareils peuvent également être parallélisés.

Connaissances approfondies : La différence entre les systèmes à processeur unique et les systèmes multiprocesseurs

Les premiers systèmes informatiques étaient des machines de traitement séquentiel basées sur un seul processeur. Les programmeurs écrivent du code pour une exécution en série et le laissent exécuter en série sur le processeur. Même l'exécution de chaque instruction est en série (récupération des instructions, récupération des opérandes, exécution des opérations et stockage des résultats). Afin d'augmenter la vitesse de traitement informatique, le système de mémoire Lenovo et le système de pipeline ont été développés pour la première fois. ghostwin7 Le premier a proposé l'idée d'être piloté par les données, et le second a résolu le problème de l'exécution en série des instructions. parmi eux étaient l'exemple du développement initial du parallélisme informatique. Avec les progrès de la technologie matérielle, la technologie de traitement parallèle s'est développée rapidement. Les systèmes informatiques ne se limitent plus à des processeurs uniques et à des flux de données uniques, et diverses structures parallèles ont été appliquées.

Actuellement, les systèmes informatiques peuvent être divisés dans les 4 catégories suivantes.

(1) Flux de données unique à flux d'instructions unique (SISD). Un processeur exécute un seul flux d'instructions sur les données en mémoire.

(2) Flux d'instructions multiples à flux de données multiples (SIMD). Un seul flux d'instructions contrôle l'exécution simultanée de plusieurs unités de traitement. Chaque unité de traitement comprend un processeur et le stockage de données associé. Une instruction contrôle en fait différents processeurs pour fonctionner sur différentes données. Les machines vectorielles et les machines matricielles sont représentatives de ce type de système informatique.

(3) Flux de données unique à flux d'instructions multiples (MISD). Un flux de données est transmis à un groupe de processeurs et les résultats du traitement sont finalement obtenus grâce à différentes opérations d'instructions de ce groupe de processeurs. Les recherches sur ce type de système informatique en sont encore au stade du laboratoire.

(4) Flux d'instructions multiples flux de données multiples (MIMD). Plusieurs processeurs exécutent simultanément différents flux d'instructions sur différents ensembles de données. Les systèmes MIMD peuvent être divisés en deux catégories : les systèmes MIMD étroitement couplés avec mémoire partagée et les systèmes MIMD faiblement couplés avec mémoire distribuée.

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