Alternative Architectures

Alternative Architectures – 可供选择的体系结构

RISC

精简指令集计算机

复杂指令集解决存储器成本问题

Flynn分类法

I – intruction stream

D – data stream

S – single, M – multiple

根据指令流和数据流的并行度将计算机体系结构分为四类：

1. 单指令单数据流(SISD)：单指令单数据流是指只有一条指令流和一条数据流的计算机系统，也就是传统的串行计算机。在这种计算机系统中，每个时钟周期只能执行一条指令，不能并行处理多条指令。
2. 单指令多数据流(SIMD)：单指令多数据流是指有一条指令流，但是有多条数据流的计算机系统。在这种计算机系统中，每个时钟周期可以执行多个相同的指令，但是这些指令都是相同的，只是作用于不同的数据。
3. 多指令单数据流(MISD)：多指令单数据流是指有多条指令流，但是只有一条数据流的计算机系统。在这种计算机系统中，每个时钟周期可以执行多条指令，但是这些指令都是作用于同一个数据流上的。分支是性能很差
4. 多指令多数据流(MIMD)：多指令多数据流是指有多条指令流和多条数据流的计算机系统。在这种计算机系统中，每个时钟周期可以执行多个不同的指令，作用于不同的数据流上。

SMP vs. MMP

both MIMD

symmetric multiprocessors (SMPs) and massively parallel processors (MPPs)

因此，Flynn分类法包含了四种计算模型：SISD、SIMD、MISD和MIMD。

Questions

RISC和CISC的区别

RISC的时钟周期通常更短

CISC设备依靠微代码来执⾏指令

1. 虽然高效但微代码的效率受限于变长指令 从而降低了译码速度
2. 每个指令始终周期不同 导致实现流水线很困难
3. 当每条指令从存储器取出后需要进⾏翻译 消耗一定时间
4. 一个寄存器组

RISC使用硬连线逻辑取代微程序控制器

1. 大多数指令可以在⼀个时钟周期内完成 可以以更快的速度执行程序
2. 较容易地实现指令流⽔线
3. 对复杂指令的处理由指令集层⾯（硬件）转移到编译器之上
4. 多个寄存器组

SMP系统与MPP系统比较

1. 架构：SMP系统采用共享内存的架构，即多个处理器共享同一块物理内存；而MPP系统采用分布式内存的架构，即每个处理器都拥有自己的物理内存。
2. 通信：SMP系统中，各个处理器之间通过总线进行通信，因此通信速度相对较快；而MPP系统中，各个处理器之间通过网络进行通信，通信速度相对较慢。
3. 扩展性：SMP系统的扩展性较差，因为多个处理器共享同一块物理内存，当处理器数量增加时，内存带宽会成为瓶颈；而MPP系统的扩展性较好，因为每个处理器都拥有自己的物理内存，可以通过增加处理器数量来提高计算能力。
4. 可靠性：SMP系统的可靠性较差，因为多个处理器共享同一块物理内存，当其中一个处理器出现故障时，整个系统可能会崩溃；而MPP系统的可靠性较好，因为每个处理器都拥有自己的物理内存，当其中一个处理器出现故障时，其他处理器可以继续工作。
5. 成本：SMP系统相对较便宜，因为不需要额外的网络设备和通信成本；而MPP系统相对较贵，因为需要额外的网络设备和通信成本。