Multiple Instruction Multiple Data Stream (MIMD)

MIMD

Dalam komputasi , MIMD ( instruksi ganda, banyak data ) adalah teknik yang digunakan untuk mencapai paralelisme. Mesin yang menggunakan MIMD memiliki sejumlah prosesor yang berfungsi secara tidak sinkron dan independen. Setiap saat, prosesor yang berbeda dapat menjalankan instruksi yang berbeda pada bagian data yang berbeda.

Arsitektur MIMD dapat digunakan di sejumlah area aplikasi seperti desain dengan bantuan komputer / manufaktur dengan bantuan komputer , simulasi , pemodelan , dan sebagai sakelar komunikasi . Mesin MIMD dapat berupa memori bersama atau memori terdistribusikategori. Klasifikasi ini didasarkan pada bagaimana prosesor MIMD mengakses memori. Mesin memori bersama mungkin berjenis bus-based , extended, atau hierarchical . Mesin memori terdistribusi mungkin memiliki skema interkoneksi hypercube atau mesh .

Multiple Instruction, Multiple Data stream (MIMD), yaitu sebuah komputer yang memiliki beberapa prosesor yang bersifat otonomus yang mampu melakukan instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Sistem terdistribusi umumnya dikenal sebagai MIMD, entah itu menggunakan satu ruangan memori secara bersama-sama atau sebuah ruangan memori yang terdistribusi.

Contoh:

Contoh sistem MIMD adalah Intel Xeon Phi , yang diturunkan dari mikroarsitektur Larrabee. Prosesor ini memiliki beberapa inti pemrosesan (hingga 61 per 2015) yang dapat menjalankan instruksi berbeda pada data berbeda.

Sebagian besar komputer paralel, pada 2013, adalah sistem MIMD.

Model memori bersama

Semua prosesor terhubung ke memori yang "tersedia secara global", baik melalui perangkat lunak maupun perangkat keras. Sistem operasi biasanya mempertahankan koherensi memorinya.

Dari sudut pandang programmer, model memori ini lebih dipahami daripada model memori terdistribusi. Keuntungan lainnya adalah koherensi memori dikelola oleh sistem operasi dan bukan program tertulis. Dua kelemahan yang diketahui adalah: skalabilitas melebihi tiga puluh dua prosesor sulit dilakukan, dan model memori bersama kurang fleksibel dibandingkan model memori terdistribusi.

Ada banyak contoh memori bersama (multiprosesor): UMA ( Uniform Memory Access ), COMA ( Cache Only Memory Access ).

Berbasis bus

Mesin MIMD dengan memori bersama memiliki prosesor yang berbagi memori pusat yang sama. Dalam bentuk yang paling sederhana, semua prosesor dipasang ke bus yang menghubungkannya ke memori. Ini berarti bahwa setiap mesin dengan memori bersama berbagi CM tertentu, sistem bus umum untuk semua klien.

Sebagai contoh, jika kita menganggap bus dengan klien A, B, C terhubung di satu sisi dan P, Q, R terhubung di sisi yang berlawanan, salah satu klien akan berkomunikasi dengan yang lain melalui antarmuka bus di antara mereka.

Hirarkis

Mesin MIMD dengan memori bersama hierarkis menggunakan hierarki bus (seperti, misalnya, dalam " Pohon lemak ") untuk memberi prosesor akses ke memori satu sama lain. Prosesor pada papan yang berbeda dapat berkomunikasi melalui bus antar-nodal. Bus mendukung komunikasi antar papan. Dengan jenis arsitektur ini, mesin tersebut dapat mendukung lebih dari sembilan ribu prosesor.

Memori terdistribusi

Dalam mesin MIMD memori terdistribusi, setiap prosesor memiliki lokasi memori masing-masing. Setiap prosesor tidak memiliki pengetahuan langsung tentang memori prosesor lainnya. Agar data dapat dibagikan, itu harus diteruskan dari satu prosesor ke prosesor lainnya sebagai pesan. Karena tidak ada memori bersama, perselisihan bukanlah masalah besar dengan mesin ini. Tidaklah layak secara ekonomi untuk menghubungkan sejumlah besar prosesor secara langsung satu sama lain. Sebuah cara untuk menghindari banyaknya koneksi langsung ini adalah dengan menghubungkan setiap prosesor ke beberapa prosesor lainnya. Jenis desain ini dapat menjadi tidak efisien karena waktu tambahan yang diperlukan untuk meneruskan pesan dari satu prosesor ke prosesor lainnya di sepanjang jalur pesan. Jumlah waktu yang dibutuhkan prosesor untuk melakukan perutean pesan sederhana bisa sangat besar. Sistem dirancang untuk mengurangi kehilangan waktu ini danhypercube dan mesh adalah salah satu dari dua skema interkoneksi yang populer.

Contoh memori terdistribusi (banyak komputer) termasuk MPP (prosesor paralel besar-besaran), COW (cluster workstation) dan NUMA ( Non-Uniform Memory Access ). Yang pertama rumit dan mahal: Banyak komputer super yang digabungkan dengan jaringan pita lebar. Contohnya termasuk hypercube dan interkoneksi mesh. SAPI adalah versi "buatan sendiri" untuk sebagian kecil dari harga.

Jaringan interkoneksi hypercube

Dalam mesin memori terdistribusi MIMD dengan hypercubejaringan interkoneksi sistem yang berisi empat prosesor, prosesor, dan modul memori ditempatkan di setiap simpul persegi. Diameter sistem adalah jumlah langkah minimum yang diperlukan oleh satu prosesor untuk mengirim pesan ke prosesor yang paling jauh. Jadi, misalnya diameter 2 kubus adalah 2. Dalam sistem hypercube dengan delapan prosesor dan masing-masing prosesor dan modul memori ditempatkan di simpul kubus, diameternya adalah 3. Secara umum, sistem yang berisi 2 ^ N prosesor dengan masing-masing prosesor terhubung langsung ke N prosesor lain, diameter sistem adalah N. Salah satu kelemahan dari sistem hypercube adalah harus dikonfigurasi dalam kekuatan dua, jadi mesin harus dibangun yang berpotensi memiliki lebih banyak lagi prosesor daripada yang benar-benar dibutuhkan untuk aplikasi.

Jaringan interkoneksi mesh

Dalam mesin memori terdistribusi MIMD dengan jaringan interkoneksi mesh, prosesor ditempatkan dalam kisi dua dimensi. Setiap prosesor terhubung ke empat tetangga terdekatnya. Membungkus sambungan dapat disediakan di tepi jaring. Salah satu keuntungan dari jaringan interkoneksi mesh melalui hypercube adalah bahwa sistem mesh tidak perlu dikonfigurasi dalam pangkat dua. Kerugiannya adalah diameter jaringan mesh lebih besar dari hypercube untuk sistem dengan lebih dari empat prosesor.

SUMBER : WikiPedia