Является ли аппаратная многопоточность SIMD или MIMD?

Я потратил некоторое время на изучение таксономии Флинна, но есть один аспект, который я до сих пор не могу понять. Я изучал следующие аспекты аппаратной многопоточности: мелкозернистая, крупнозернистая и одновременная многопоточность. Последняя используется Intel и называется гиперпоточностью.

По крайней мере для одновременной многопоточности, я знаю, что реализация гиперпоточности от Intel создает иллюзию наличия большего количества ядер, чем есть на самом деле. Я знаю, что одновременная многопоточность достигается с использованием динамической модели выполнения с множественной выдачей. Теперь одновременная многопоточность может обрабатывать несколько потоков в один и тот же момент времени. Но означает ли это, что она имеет несколько потоков инструкций и, следовательно, является MIMD? Я задаюсь тем же вопросом относительно других видов многопоточности (крупнозернистой и мелкозернистой). Особенно потому, что Википедия пишет следующее о MIMD: “Машины, использующие MIMD, имеют несколько процессорных ядер, которые функционируют асинхронно и независимо”

Спасибо за помощь в разборе этого вопроса!

Ни то, ни другое.

SIMD и MIMD работают на уровне инструкций внутри процессора, в отличие от многопоточности, которая охватывает вокруг ядра процессора и представляет два процессорных ядра системе.

MIMD внутри ядра представлено как наличие нескольких блоков выполнения, способных выполнять инструкции одновременно. Хотя несколько процессоров могут выглядеть как MIMD в концептуальном смысле, это не совсем то, что подразумевается.

Как пример из Википедии Изменения архитектуры Skylake по сравнению с архитектурой Broadwell, вы можете увидеть ядро одного процессора. В этом ядре инструкции декодируются в одну или несколько uOPs (микроопераций, специфичных для микропроцессорной архитектуры) и оттуда попадают в планировщик:

Единицы выполнения – это Execution Units, которые могут работать одновременно, принимая данные и инструкции. Это область, где используется MIMD. Несколько инструкций и данных направляются в несколько устройств в ядре.

Гиперпоточность работает вне ядра процессора. Она находится вне переднего конца, планировщика и блоков выполнения и представляет отдельное сохраненное состояние процессора внешнему миру. Когда один поток в процессоре задерживается или не может эффективно использовать EUs, она может подавать инструкции из второго потока, чтобы заполнить пробелы.

SIMD/MIMD являются различными и отдельными от многопоточности или гиперпоточности.

По крайней мере для одновременной многопоточности, я знаю, что реализация гиперпоточности от Intel создает иллюзию наличия большего количества ядер, чем есть на самом деле

Если каждый HT “поток” выглядит как отдельный логический ЦП, то он также ведет себя как отдельный логический ЦП – он имеет свои собственные регистры и свой собственный указатель инструкций, а значит, и свой собственный поток инструкций. Следовательно, это была бы форма MIMD по вашей классификации.

Гиперпоточность на x86 была разработана таким образом, чтобы когда ЦП с HT впервые были введены, операционные системы того времени не знали, что это такое, но все равно могли работать с ЦП с HT, как если бы они просто работали на многопроцессорной (или многопроцессорной) системе, распределяя различные процессы по каждому HT-потоку так, как они делали бы это с независимыми процессорными ядрами.

(Хотя, поскольку аппаратные потоки разделяют определенные компоненты ядра, на котором они находятся, планировщик, осведомленный о HT, может принимать более обоснованные решения, например, избегая размещения процессов на потоках-сиблингах, если можно использовать отдельное ядро… но суть в том, что HT спроектирована так, что даже ОС, не осведомленная о HT, все равно может их использовать.)