《计算机体系结构》 第七章 多处理机

欲第七章多处理机 篑 构成多处理机协同工作的互连网络 机系狗 (性能参数、类型、机理) 支持多处理机协同工作的同步技术 并行化技术—把一个具体问题用 并行化方式解决的支持技术 多处理机奥例

• 构成多处理机协同工作的互连网络 (性能参数、类型、机理) • 支持多处理机协同工作的同步技术 • 并行化技术---把一个具体问题用 并行化方式解决的支持技术 • 多处理机实例 第七章 多处理机

7.1引 单处理机的发展正在走向尽头,并行计算机在未来将 发挥更大的作用? 1.获得超过单处理器的性能,最直接的方法就是把 多个处理器连在一起; 2.自1985年以来,体系结构的改进使性能迅速提高, 这种改进的速度能否持续下去还不清楚,但通过 复杂度和硅技术的提高而得到的性能的提高正在 减小; 3.并行计算机应用软件己有缓慢但稳定的发展

7.1 引 言 单处理机的发展正在走向尽头，并行计算机在未来将 会发挥更大的作用? 1. 获得超过单处理器的性能，最直接的方法就是把 多个处理器连在一起； 2. 自1985年以来，体系结构的改进使性能迅速提高， 这种改进的速度能否持续下去还不清楚，但通过 复杂度和硅技术的提高而得到的性能的提高正在 减小； 3. 并行计算机应用软件已有缓慢但稳定的发展

本章重点 中小规模的机器(处理器的个数<100) (多处理机设计的主流) 7.1.1并行计算机体系结构的分类 1.按照Fynn分类法,可把计算机分成 °单指令流单数据流(SISD) °单指令流多数据流(SIMD) 多指令流单数据流(MISD) °多指令流多数据流(MIMD)

本章重点: 中小规模的机器(处理器的个数＜100) （多处理机设计的主流） 7.1.1 1. 按照Flynn分类法，可把计算机分成 • 单指令流单数据流（SISD） • 单指令流多数据流（SIMD） • 多指令流单数据流（MISD） • 多指令流多数据流（MIMD）

2.MIMD已成为通用多处理机体系结构的选择,原因: (1)MIMD具有灵活性 高性能单用户机 多道程序机器 (2)MIMD可以充分利用商品化微处理器在性能价格 比方面的优势。 3.根据多处理机系统中处理器个数的多少,可把现 有的MMD机器分为两类 (每一类代表了一种存储器的结构和互连策略) (1)集中式共享存储器结构 这类机器有时被称为 JMA(uniform memory access)机器

2. MIMD已成为通用多处理机体系结构的选择，原因： (1) MIMD具有灵活性： 高性能单用户机 (2) MIMD可以充分利用商品化微处理器在性能价格 3. 根据多处理机系统中处理器个数的多少，可把现 有的MIMD机器分为两类 （每一类代表了一种存储器的结构和互连策略） (1) 集中式共享存储器结构 这类机器有时被称为UMA(uniform memory access)机器

CPU aPUl aPUD aPUB Cache Cache Cache 存储器 I/O 适用于处理机数目不大情况

CPU0 Cache CPU1 Cache CPU2 Cache CPU3 Cache 存储器 I / O 适用于处理机数目不大情况

(2)分布式存储器结构 每个结点包含: °处理器 °存储器 ◆在许多情况下,分布式存储器结构优于采用 集中式共享存储器结构。 ◆分布式存储器结构需要高带竞的互连

(2) 分布式存储器结构 每个结点包含： ◆ 在许多情况下，分布式存储器结构优于采用 集中式共享存储器结构。 ◆ • 处理器 • 存储器 • I／O

CPU CPL CPU2 CPU3 Cache Cache Cache Cache 存储器 □[HcH四 存储器 互连网络 存储器 [aH四aH 存储器 CPU4 CPUS CPU CPU Cache Cache Cache Cache 适用于处理机数目较大情况

互连网络 存储器 I/o 存储器 I/o 存储器 I/o 存储器 I/o CPU0 Cache CPU1 Cache CPU2 Cache CPU3 Cache 存储器 I/o 存储器 I/o 存储器 I/o 存储器 I/o CPU4 Cache CPU5 Cache CPU6 Cache CPU7 Cache 适用于处理机数目较大情况

◆分布式存储器结构的优点 (1)如果大多数的访问是针对本结点的局部存储器, 则可降低对存储器和互连网络的带宽要求; (2)对局部存储器的访问延迟低。 ◆主要缺点 处理器之间的通信较为复杂,且各处理器之间 访问延迟较大。 ◆簇:超结点-每个结点有多个处理器(2~8

◆ 分布式存储器结构的优点 (1) 如果大多数的访问是针对本结点的局部存储器， 则可降低对存储器和互连网络的带宽要求； (2) 对局部存储器的访问延迟低。 ◆ 主要缺点 处理器之间的通信较为复杂，且各处理器之间 访问延迟较大。 ◆ 簇：超结点----每个结点有多个处理器(2 ~ 8)

篑 7.1.2通信模型和存储器的结构模型 1.两种地址空间的组织方案 (1)物理上分离的多个存储器可作为一个逻辑上共 享的存储空间进行编址 这类机器的结构被称为分布式共享存储器DSM) 狗 或可缩放共享存储器(SSM)体系结构。 DSM机器被称为 NUMA(non-uniform memory access机 (2)整个地址空间由多个独立的地址空间构成,它 们在逻辑上也是独立的,远程的处理器不能对 其直接寻址

7.1.2 1. 两种地址空间的组织方案 (1) 物理上分离的多个存储器可作为一个逻辑上共 享的存储空间进行编址。 这类机器的结构被称为分布式共享存储器(DSM) 或可缩放共享存储器(SSM)体系结构。 DSM机器被称为NUMA(non-uniform memory access)机器。 (2) 整个地址空间由多个独立的地址空间构成，它 们在逻辑上也是独立的，远程的处理器不能对 其直接寻址

讲算系狗 每一个处理器-存储器模块实际上是一个单独的 计算机,这种机器也称为多计算机 2.两种通信模型 ●共享地址空间的机器 利用Load和 Store指令中的地址隐含地进行 数据通讯。 ●多个地址空间的机器 通过处理器间显式地传递消息完成。 这种机器常称为消息传递机器

每一个处理器-存储器模块实际上是一个单独的 计算机，这种机器也称为多计算机。 2. 两种通信模型 这种机器常称为消息传递机器 •共享地址空间的机器 利用Load和Store指令中的地址隐含地进行 数据通讯。 •多个地址空间的机器 通过处理器间显式地传递消息完成