[CA-18] 병렬 컴퓨터

1. 병렬 처리 개념

• 병렬 처리는 폰 노이만 컴퓨터 구조의 순차처리에 반대되는 구조로, I/O 채널 또는 Processor와 같은 다수의 Processor(처리기)에서 동시에 여러 작업(Process)을 처리하는 것
• 다수의 프로세서를 연결하여 동시에 수행을 하게 함으로써 연산 속도를 향상하고, 다수의 프로세서를 관리하기 위한 시스템

2. 병렬 컴퓨터의 분류

 - 팽(Feng)의 분류

• 컴퓨터의 구조를 병렬 수행의 정도에 따라 분류한 방식

- 팽의 4가지 분류

• WSBS(Word-Serial, Bit-Serial) - 단어별 순차, 비트 별 순차 처리. 한 번에 한 비트씩 처리하는 방식(초기의 컴퓨터)
• WPBS(Word-Parallel, Bit-Serial) - 단어별 병렬, 비트 별 순차 처리. M개의 단어를 묶어서 그중에서 한 개의 비트 슬라이스 단위를 순차적으로 처리하는 방식
• WSBP(Word-Serial, Bit-Parallel) - 단위별 순차, 비트 별 병렬 처리. 한 번에 한 단어씩 병렬로 처리하는 것(현재의 컴퓨터)
• WPSP(Word-Parallel, BIt-Parallel) - 단어별 병렬, 비트 별 병렬 처리. 병렬 처리의 가능성을 최대로 높인 처리 방식

- 플린(Flynn)의 분류

• 플린은 명령 흐름과 자료 흐름을 고려하여 병렬 컴퓨터 구조를 분류함
• 처리기가 동시에 수행하는 명령과 데이터의 수에 따라 구분하는 방법

- 플린의 4가지 분류

• SISD(Single Instruction stream Single Data stream)
  • 하나의 명령에 하나의 데이터를 처리하는 단일 프로세서 시스템
  • 현재의 보통 컴퓨터 구조
• SIMD(Single Instruction stream Multiple Data stream) 
  • 하나의 명령이 여러 개의 데이터를 처리하는 형태
• MISD(Multiple Instruction stream Single Data stream)
  • 하나의 데이터에 대해 여러 명령어를 수행하는 구조
  • 실제로는 사용되지 않는 구조
• MIMD(Multiple Instruction stream Multiple Data stream)
  • 복수 인스트럭션 스트림 - 복수 데이터 스트림
  • 여러 개의 명령어 여러 개의 데이터를 처리하는 방식
  • 진정한 의미의 병렬 처리 구조로 대부분 약 결합 형태의 구조적 특징을 짐
  • 한 시스템 내에 n개의 프로세서들이 서로 다른 명령어들과 데이터를 처리하는 방식

3. 병렬 처리기의 종류

• Pipeline processor
• Vector processor
• Multi processor

4. 배열 처리기 (Array Processor)

• PE(Processing element)라고 불리는 다수의 연산 기를 갖는 형태로 PE들을 동기적으로 병렬 처리를 수해하는데 동시에 같은 기능을 수행하도록 되어 있음
• 명령 해독 및 제어는 제어장치가 하고, PE들은 명령 해독 능력이 결여된 수동적 장치로서 명령 처리만 함
• 벡터 계산이나 행렬 계산에 적합

* 복수 배열 독립 디스크(Redundant Arrays Independent Disk, RAID)

• 복수의 디스크를 병렬로 처리하여 컴퓨터와의 입출력을 제공하기 위한 디스크 관리 방법
• 여러 디스크를 병렬로 연결하여 사용하는 기법으로서 접근(access) 속도와 데이터 보존 신뢰가 우수할수록 높은 등급을 받는 5단계로 구분됨 (RAID-0부터 RAID-5) * RAID-2 오류 검출을 위하여 해밍 코드를 이용하는 것
• 관리 방법 - 데이터와 별개의 디스크를 처리하는 패리티