冯•诺依曼对计算机
界的最大贡献在于“存储程序控制”概念的提出和实现。六十多年来,虽然计算机的发展速度惊人,但就其结构原理来说,目前绝大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上。通常把符合存储程序概念的计算机统称为冯•诺依曼型计算机。当然,现代计算机与早期计算机相比,在结构上还是有许多改进的。
随着计算机技术的不断发展,也暴露出了冯•诺依曼型计算机的主要弱点:存储器访问会成为瓶颈。目前,已出现了一些突破存储程序控制的计算机,统称为非冯•诺依曼型计算机,例如,数据驱动的数据流计算机、需求驱动的归约计算机和模式匹配驱动的智能计算机等。
2. Flynn 分类
1966年,Michael.J.Flynn 提出根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类(通常称为 Flynn 分类法),有关定义如下。
(1)指令流:指机器执行的指令序列;
(2)数据流:指由指令流调用的数据序列,包括输入数据和中间结果,但不包括输出数据。
Flynn根据不同的指令流-数据流组织方式,把计算机系统分成以下四类。
(1)单指令流单数据流(Single Instruction stream and Single Data stream,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。
(2)单指令流多数据流(Single Instruction stream and Multiple Data stream,SIMD): SIMD 以并行处理机(矩阵处理机)为代表,并行处理机包括多个重复的处理单元,由单一指令部件控制,按照同一指令流的要求为它们分配各自所需的不同数据。
(3)多指令流单数据流(Multiple Instruction stream and Single Data stream,MISD): MISD 具有n个处理单元,按n条不同指令的要求对同一数据流及其中间结果进行不同的处理。一个处理单元的输出又作为另一个处理单元的输入。这类系统实际上很少见到。有文献把流水线看作多个指令部件,称流水线计算机是 MISD。
(4)多指令流多数据流(Multiple Instruction stream and Multiple Data stream,M