Architectures Parallèles Par O. Bouattane

Architectures Parallèles

1- Présentation

Les architectures parallèles ont connu un essor considérable ces dernières décennies, elles sont très variées du point de vue topologique et apparaissent sous forme de réseaux linéaires, bi-dimensionels, pyramidales, cubiques, hyper-cubiques etc.

Cette multitude de machine requiert une classification adéquate du point de vue taille, autonomie d'adressage et de connexion, type de données utilisées etc. Tout cela pour faciliter le choix de la machine dans laquelle l'algorithme doit être implanté.

De très nombreuses propositions de classification sont décrites dans la littérature. La diversité des solutions architecturales rend difficile l'établissement d'une taxonomie générale.

La classification la plus connue est celle de Flynn [1]. Elle est fondée sur la multiplicité des flots d'instructions et de données. Le processus fondamental est l'exécution d'une suite d'instructions sur un ensemble de données. L'organisation des systèmes est caractérisée par la diversité des réalisations matérielles assurant la distribution du flot de données et d'instructions. Flynn développe quatre types d'organisation pour une machine de donnée. On distingue alors les architectures suivantes :

S.I.S.D. : Single Instruction Single Data

Ce type correspond au mode de fonctionnement des architectures séquentielles conventionnelles dans lesquelles un module du microprocesseur est actif à un instant donné.

S.I.M.D. : Single Instruction Multiple Data

Le module de traitement est dupliqué, et la mémoire de données est partagée en blocs disjoints, chaque bloc étant associé à un module de traitement. Tous les modules de traitement reçoivent la même instruction.

M.I.S.D. : Multiple Instruction Single Data

Cette classe fait apparaître une duplication des unités de séquencement et des unités de traitement associées. Celles-ci exécutent simultanément une séquence d'instructions sur un ensemble de données.

M.I.M.D. : Multiple Instruction Multiple Data

La plus part des systèmes récents peuvent entrer dans cette catégorie. On constate que cette architecture ressemble à une réplique d'ordre n de la structure S.I.S.D. en fait, une analyse plus fine montre qu'il existe une interaction entre les n systèmes au niveau de la mémoire partagée. Ce couplage peut être faible, auquel cas la structure est équivalente à n structures SISD indépendantes, ou bien elle peut être forte et dans ce cas on parle de structure MIMD intrinsèque.

Si l'on observe d'un peu plus près l'éventail des architectures proposées au cours des dernières années, on peut faire quelques commentaires :

la classification de Flynn n'intègre pas certaines structures comme le flot de données,

Il n'existe pas de composant performant de type MISD sur le marché,

La plus part des architectures rentrent dans la catégorie MIMD.

La classification de Flynn est insuffisante pour décrire l'ensemble des architectures existantes. D'autres taxonomies ont été proposées en définissant de nouveaux critères.

Celle de Feng [2] suggéra l'utilisation du degré de parallélisme.

Classe

Caractéristiques

Exemple

W.S.B.S.

Word Serial- Bit Serial N = 1 ; m = 1 Machine de première génération

W.P.B.S

Word Parallel Bit Serial N=1 ; m>1 Processeurs en tranches

W.S.B.P

Word Serial Bit Parallel N>1 ; m=1 Machine séquentielle classique

W.P.B.P

Word Parallel Bit Parallel N>1 ; m>1 Système à multiprocesseurs, réseaux de PE

Hockney et Jesshope ont proposé une classification arborescente qui tient plus d'une description qualitative que d'une véritable classification.

Fountain [3] a présenté une nouvelle approche de répartition des architectures parallèles, en se basant sur le principe de l'autonomie de processeur, la topologie du réseau d'interconnexion et la largeur du mot de donnée.

Maresca et al. [4] ont raffiné le modèle en introduisant une subdivision supplémentaire au niveau de l'autonomie, et en créant trois sous classes : l'autonomie

...