第九章多處理機(文件)
【正文】 DOP是在假設(shè)可對該程序提供無限數(shù)量的處理機和其它所需資源條件下確定的，因此， DOP表示程序本身并行化程度，由程序相關(guān)性決定。 在多處理機上，在不同時間段，程序可以 不同執(zhí)行模式 運行，不同執(zhí)行模式對應(yīng)程序中的標量計算或向量計算、順序處理或并行處理。 1）試用參數(shù) n、 223。 解： 1）設(shè)程序總工作量為 W=W1+Wn，其中， W1是必須由一臺處理機順序執(zhí)行的程序工作量， Wn是可由 n臺處理機并行執(zhí)行的程序工作量。W1/(1223。=90% 。] 2）將 n=16， x=4， v=40MIPS代入 v表達式，有： 40=16 4/[16+(116)223。已知每臺處理機執(zhí)行速率為 xMIPS，故有： T1=W1/x Tn=(Wn/n)/x=Wn/nx T=T1+Tn=W1/x+Wn/nx=(nW1+Wn)/nx 程序執(zhí)行速率為： V=W/T=(W1+Wn)/[(nW1+Wn)/nx]=nx(W1+Wn)/(nW1+Wn) 因為 223。 2）假設(shè) n=1 x=4，要求程序執(zhí)行速率達到 40MIPS，求 223。為一個計算機系統(tǒng)中 n臺處理機可同時執(zhí)行的程序代碼的百分比，其余代碼必須由單臺處理機順序執(zhí)行。平均并行性 A表示程序單位時間平均可使用的處理機數(shù)目，其表達式如下： A= 1 t2t1 ∫ DOP(t)dt t2 t1 若程序在時間段 ti使用 ji臺處理機，那么： A=(∑)/(∑ti) m i=1 m i=1 2）調(diào)和均值加速比 加速比是衡量并行系統(tǒng)優(yōu)劣的一個重要指標，等于一個程序在一臺處理機上運行時間與在并行系統(tǒng)上運行時間的比值。 鏈式目錄特點： 1）可擴展性。 1）單向鏈法 2）雙向鏈法 C 數(shù)據(jù) X 共享存儲器 C1 C2 C3 P1 P2 P3 Read X CT X C 數(shù)據(jù) X 共享存儲器 C1 C2 C3 P1 P2 P3 CT X X 假設(shè) C1沒有單元 X的共享拷貝，這時處理機 P1要讀單元 X，則： 1）存儲器送一份拷貝給 C1，同時附加一個鏈結(jié)束指針（ CT），存儲器保持一個指向 C1的指針。驅(qū)逐算法與 Cache替換算法相似。 6)C3接到允許寫信號，更新 Cache狀態(tài)，激活 P3。 2)C3向包含 X單元的存儲器模塊發(fā)寫請求，并暫停 P3的工作。其中，“保留”狀態(tài)表示數(shù)據(jù)從存儲器讀入 Cache后只修改過一次，這時， Cache中的拷貝與存儲器中的拷貝一致，而且是正確的； “重寫”狀態(tài)表示數(shù)據(jù)塊不止一次被修改過，此時，存儲器中的數(shù)據(jù)塊不正確。只讀狀態(tài)表示整個系統(tǒng)中不止一個數(shù)據(jù)塊拷貝是正確的；讀寫狀態(tài)表示數(shù)據(jù)塊至少被修改過一次，存儲器中相應(yīng)數(shù)據(jù)塊還沒有被修改，即在整個系統(tǒng)中只有一個數(shù)據(jù)塊拷貝是正確的。需要注意的是：有效和無效分別表示本地處理機對應(yīng)數(shù)據(jù)塊狀態(tài)，而非整個 Cache狀態(tài)。 上述 4中策略可組合起來使用，即： “寫通過 WT”+“寫無效 WI”、“寫通過 WT”+“寫更新 WU” “寫回 WB”+“寫無效 WI”、 “寫回 WB”+“寫更新 WU” P1 P2 X X 共享 存儲器 處理機 高速緩沖 存儲器 更新之前 P1 P2 X` I 寫無效 P1 P2 X` X` 總線 寫更新 由于寫更新策略在本地 Cache修改時要通過總線將修改過的數(shù)據(jù)塊內(nèi)容廣播給所有含有該數(shù)據(jù)塊拷貝的其它 Cache，增加了總線的負擔，所以，一般系統(tǒng)中，很少使用寫更新策略，而是采用寫無效策略。 策略： Cache與主存之間 ：“寫通過 WT”和“寫回 WB” Cache與 Cache之間 ：“寫無效 WI(Write Invalidate)”和“寫更新WU(Write Update)” 1）“寫通過 WT”：改寫 Cache時同時改寫主存數(shù)據(jù)。這時，若 I/O處理機要求輸出，輸出的將是主存的 X，而非修改后的 X`。 若 C C2都有共享數(shù)據(jù) X的拷貝， P2進程修改了 C2中 X，使其變?yōu)?X`，且采用“寫通過”策略，使主存中的 X也修改為 X`。 假設(shè) P1改寫 C1，使 X變?yōu)?X`，如果
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