【正文】 MPP大規(guī)模并行處理機機群機群是一種價格低廉、易于構(gòu)建、可擴放性極強的并行計算機系統(tǒng)。通常以時間片輪轉(zhuǎn)的方法實現(xiàn)這樣的交替執(zhí)行，在輪轉(zhuǎn)的過程中跳過當時處于停頓的線程。柵欄同步并行循環(huán)程序中一個常用的同步操作。寫更新協(xié)議當一個處理器寫某數(shù)據(jù)項時，通過廣播使其他Cache中所有對應(yīng)的該數(shù)據(jù)項副本進行更新。監(jiān)聽法當物理存儲器中的數(shù)據(jù)塊被調(diào)入Cache時，其共享狀態(tài)信息與該數(shù)據(jù)塊一起放在該Cache中。復制不僅降低了訪存的延遲，也減少了訪問共享數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的沖突。私有數(shù)據(jù)供一個單獨的處理器使用的數(shù)據(jù)。共享存儲器機器共享地址空間的機器。系統(tǒng)中每個結(jié)點包含了處理器、存儲器、I／O以及互連網(wǎng)絡(luò)接口。第8章 多處理機集中式共享存儲器結(jié)構(gòu)由幾個到幾十個處理器構(gòu)成的MIMD機器。超立方體一種二元n立方體結(jié)構(gòu)。其中任何兩個結(jié)點之間都有鏈路相連。雙向環(huán)的直徑為N/2，單向環(huán)的直徑是N。內(nèi)部結(jié)點度為2，端結(jié)點度為1，直徑為N1，等分寬度b=1。等分寬度在將某一網(wǎng)絡(luò)切成相等兩半的各種切法中，沿切口的最小通道邊數(shù)。入度在單向通道的情況下，進入結(jié)點的通道數(shù)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一般說來，網(wǎng)絡(luò)用圖來表示。蝶式互連函數(shù)把輸入端的二進制編號的最高位與最低位互換位置，便得到了輸出端的編號。其表達式為均勻洗牌函數(shù)將輸入端分成數(shù)目相等的兩半，前一半和后一半按類似均勻混洗撲克牌的方式交叉地連接到輸出端（輸出端相當于混洗的結(jié)果）。也稱為置換函數(shù)或排列函數(shù)。靜態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)在各結(jié)點之間有專用的連接通路，且在運行過程中不能改變。這些數(shù)據(jù)包可以通過不同的路徑傳送，到目的結(jié)點后再拼合出原來的數(shù)據(jù)。第7章 互連網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)一種由開關(guān)元件按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用來實現(xiàn)計算機系統(tǒng)中結(jié)點之間的相互連接。通道最大流量一個通道在滿負荷工作狀態(tài)下的流量。依次循環(huán)工作。當多臺設(shè)備同時連接到一個字節(jié)多路通道上時，通道每連接一個外圍設(shè)備，只傳送一個字節(jié)，然后又與另一臺設(shè)備連接，并傳送一個字節(jié)。又稱為流水總線、懸掛總線或者包交換總線。即數(shù)據(jù)以塊（塊大小可變）交叉的方式存于各盤，冗余的檢、糾錯信息均勻地分布在所有磁盤上。數(shù)據(jù)以塊（塊大小可變）交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息存放在一個專用盤上。數(shù)據(jù)以位或字節(jié)交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息存儲在專用的冗余盤上。如果一個磁盤失效，系統(tǒng)可以到鏡像盤中獲得所需要的數(shù)據(jù)。RAID廉價磁盤冗余陣列或獨立磁盤冗余陣列。系統(tǒng)可用性系統(tǒng)正常工作時間在連續(xù)兩次正常服務(wù)間隔時間中所占的比率。第6章 輸入/輸出系統(tǒng)輸入/輸出系統(tǒng)簡稱I/O系統(tǒng)，它包括I/O設(shè)備以及I/O設(shè)備與處理機的連接。獨立存儲體將存儲器分為若干個獨立的存儲體，每個體有獨立的地址線、獨立的數(shù)據(jù)總線，有多個存儲控制器，以允許多個體獨立操作。多字寬存儲器結(jié)構(gòu)這是提高存儲器帶寬的最簡單的方法。虛擬索引＋物理標識方法直接用虛地址中的頁內(nèi)位移作為訪問Cache的索引，但標識卻是物理地址。局部失效率對于某一級Cache來說：局部失效率＝該級Cache的失效次數(shù)/到達該級Cache的訪存次數(shù)全局失效率對于某一級Cache來說：全局失效率＝該級Cache的失效次數(shù)/CPU發(fā)出的訪存總次數(shù)虛擬Cache訪問Cache的索引和標識都是虛擬地址的一部分。一旦請求字到達，就立即發(fā)送給CPU，讓等待的CPU盡早重啟動，繼續(xù)執(zhí)行。為每一個子塊賦一位有效位，用于說明該子塊中的數(shù)據(jù)是否有效。故障性預(yù)取在預(yù)取時，若出現(xiàn)虛地址故障或違反保護權(quán)限，則會發(fā)生異常。如果這一塊的標識匹配，則稱發(fā)生了“偽命中”。Victim Cache在Cache與下一級存儲器的數(shù)據(jù)通路之間增設(shè)一個全相聯(lián)的小Cache，用來存放由于失效而被丟棄（替換）的那些塊。這種失效稱為容量失效。分離Cache將單一的Cache分為兩個Cache：一個專門存放指令，另一個專門存放數(shù)據(jù)。寫回法在執(zhí)行“寫”操作時，只把信息寫入Cache中相應(yīng)的塊。隨機法隨機地選擇被替換的塊。n路組相聯(lián)在組相聯(lián)映像中，如果每組中有n個塊，則稱該映像規(guī)則為n路組相聯(lián)。它們依靠輔助軟硬件的作用，構(gòu)成一個整體。平均訪問時間TATA＝ 命中時間 ＋ 失效率 失效開銷“Cache－主存”層次在CPU和主存之間增加一級速度快、但容量較小而每位價格較貴的高速緩沖存儲器。其目標是速度接近于離CPU最近的存儲器的速度，容量達到離CPU最遠的存儲器的容量。這個過程既可以通過編譯器靜態(tài)完成，也可以通過硬件動態(tài)進行。在每個時鐘周期流出的指令條數(shù)是固定的，這些指令構(gòu)成一條長指令或者一個指令包，在這個指令包中，指令之間的并行性是通過指令顯式地表示出來的。超標量處理機一種多流出處理機。等到相應(yīng)的指令得到“確認”（即確實是應(yīng)該執(zhí)行的）后，才將結(jié)果寫入寄存器或存儲器。用專門的硬件實現(xiàn)的一張表格。如果分支行為發(fā)生了變化，預(yù)測結(jié)果也跟著改變。保留站設(shè)置在運算部件的入口，每個保留站中保存一條已經(jīng)流出并等待到本功能部件執(zhí)行的指令（相關(guān)信息），包括操作碼、操作數(shù)以及用于檢測和解決沖突的信息。動態(tài)調(diào)度方法在流水線中出現(xiàn)相關(guān)時，通過硬件重新安排指令的執(zhí)行順序，來調(diào)整相關(guān)指令實際執(zhí)行時的關(guān)系，減少處理器空轉(zhuǎn)。即原來程序中是怎么發(fā)生的，改變執(zhí)行順序后還是怎么發(fā)生?；境绦驂K如果一串連續(xù)的代碼除了入口和出口以外，沒有其他的分支指令和轉(zhuǎn)入點，則稱之為一個基本程序塊。半性能向量長度向量處理機的運行性能達到其峰值性能的一半時所必須滿足的向量長度。鏈接流水線的流水時間在鏈接流水線中，從第一個操作數(shù)開始流動到第一個結(jié)果產(chǎn)生并存入向量寄存器所需的時間。寄存器－寄存器型操作的運算流水線可設(shè)長度為n的向量寄存器，使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成RR型運算流水線。若使用流水線，在每次循環(huán)中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)和功能轉(zhuǎn)換，不適合對向量進行流水處理。設(shè)延遲長度為n的分支指令后面有n個分支延遲槽，選擇n條有效和有用的指令放入分支延遲槽中，無論分支成功與否，流水線都會執(zhí)行這些指令。預(yù)測分支失敗的方法當流水線譯碼到一條分支指令時，流水線繼續(xù)取指令，并允許該分支指令后的指令繼續(xù)在流水線中流動。讀后寫沖突（WAR）考慮流水線中的兩條指令i 和j，且i在j之前進入流水線中，j可能在i讀取某個源寄存器的內(nèi)容之前就先對該寄存器進行寫操作，導致i后來讀取到的值是錯誤的。流水線氣泡流水線中插入的暫停周期。流水線沖突指對于具體的流水線來說，由于相關(guān)的存在，使得指令流中的下一條指令不能在指定的時鐘周期執(zhí)行。寄存器換名對于寄存器操作數(shù)進行換名稱為寄存器換名。反相關(guān)指令之間的執(zhí)行順序是必須嚴格遵守的，以保證i讀的值是正確的。數(shù)據(jù)相關(guān)對于兩條指令i（在前）和j（在后），如果下述條件之一成立，則稱指令j與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)： （1）指令j使用指令i產(chǎn)生的結(jié)果；（2）指令j與指令k數(shù)據(jù)相關(guān)，而指令k又與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)。流水寄存器傳輸延遲時鐘信號到達后到寄存器輸出可用的時間。消除瓶頸段的兩種方法細分瓶頸段、重復設(shè)置瓶頸段加速比流水線的速度與等功能的非流水線的速度之比。又稱為無序流水線、錯序流水線、異步流水線。非線性流水線的調(diào)度在非線性流水線中，確定什么時候向流水線引進新的任務(wù)，才能使該任務(wù)不會與先前進入流水線的任務(wù)發(fā)生沖突——爭用流水段。標量流水處理機不具有向量數(shù)據(jù)表示，僅對標量數(shù)據(jù)進行流水處理的處理機。動態(tài)流水線在同一時間內(nèi)，當某些段正在實現(xiàn)某種運算時，另一些段卻在實現(xiàn)另一種運算。通過時間流水線中第一個任務(wù)流出結(jié)果所需的時間。預(yù)處理技術(shù)指預(yù)取指令、對指令進行加工以及預(yù)取操作數(shù)等。把取第k+l條指令提前到與分析第k條指令同時進行，把分析第k+l條指令與執(zhí)行第k條指令同時進行。定長編碼格式將操作類型和尋址方式組合編碼在操作碼中，所有指令的長度是固定唯一的。 操作數(shù)類型面向應(yīng)用、面向軟件系統(tǒng)所處理的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種機器稱為直接執(zhí)行型高級語言機器。間接執(zhí)行型高級語言機器使高級語言成為機器的匯編語言。均勻性指對于各種不同的操作數(shù)類型、字長、操作種類和數(shù)據(jù)存儲單元，指令的設(shè)置都要同等對待。指令集結(jié)構(gòu)的完整性在一個有限可用的存儲空間內(nèi)，對于任何可解的問題，編制計算程序時，指令集所提供的指令足夠使用。通用寄存器型機器CPU中存儲操作數(shù)的主要單元是通用寄存器。松散耦合通過通道或通信線路實現(xiàn)計算機間互連，共享某些外圍設(shè)備，機間的相互作用是在文件或數(shù)據(jù)集一級進行。同構(gòu)型（對稱型）多處理機由多個同類型，至少擔負同等功能的處理機組成，同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。作業(yè)或程序級并行并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或程序。指令內(nèi)部并行單條指令中各微操作之間的并行。這是最基本的串行處理方式。只要時間上互相重疊，就存在并行性。向前(后)兼容按某個時期投入市場的某種型號機器編制的程序，不加修改地就能運行于在它之前（后）投入市場的機器。系列機由同一廠家生產(chǎn)的具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的機器。存儲程序計算機馮基準測試程序套件為了能比較全面地反映計算機在各個方面的處理性能，通常采用整套測試程序。小測試程序通常是指代碼在幾十行到100行的具有一些特定目的的測試程序。流量在單位時間內(nèi)所能完成的工作量。CPI指令時鐘數(shù)。程序的空間局部性程序即將用到的信息很可能與目前正在使用的信息在空間上相鄰或者臨近。部件加速比可改進部分改進以后性能提高的倍數(shù)。以經(jīng)常性事件為重點對于大概率事件(最常見的事件)，賦予它優(yōu)先的處理權(quán)和資源使用權(quán)，以獲得全局的最優(yōu)結(jié)果。Flynn分類法按照指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性進行分類。它是由馮澤云先生于1972年提出的。透明性在計算機技術(shù)中，對本來存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看又好象不存在的概念稱為透明性。翻譯語言實現(xiàn)的一種基本技術(shù)。第1章 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念多級層次結(jié)構(gòu)從計算機語言的角度，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu)。每當一條N+1級指令被譯碼后，就直接去執(zhí)行一串等效的N級指令，然后再去取下一條N+1級的指令，依此重復進行。經(jīng)典計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念的實質(zhì)計算機系統(tǒng)中軟、硬件界面的確定，其界面之上的是軟件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。馮氏分類法馮氏分類法是用系統(tǒng)的最大并行度對計算機進行分類。mn就表示了其最大并行度。多倍性在系統(tǒng)受限的部件上，同時處于同一執(zhí)行階段的指令或數(shù)據(jù)的最大數(shù)目?？筛倪M比例在改進前的系統(tǒng)中，可改進部分的執(zhí)行時間在總的執(zhí)行時間中所占的比例。程序的時間局部性程序即將用到的信息很可能就是目前正在使用的信息。反映了計算機指令集的結(jié)構(gòu)和編譯技術(shù)。即計算機完成某一任務(wù)所花費的全部時間，包括訪問磁盤、訪問存儲器、輸入/輸出、操作系統(tǒng)開銷等。核心測試程序由從真實程序中提取的較短但很關(guān)鍵的代碼構(gòu)成。Whetstone與Dhrystone是最流行的合成測試程序。事務(wù)處理測試程序主要測試在線事務(wù)處理（OnLine Transaction Processing，OLTP）系統(tǒng)的性能，包括數(shù)據(jù)庫訪問和更新等。相聯(lián)存儲器除了完成信息檢索任務(wù)外，還能進行一些算術(shù)邏輯運算。向上(下)兼容按某檔計算機編制的程序，不加修改的就能運行于比它高（低）檔的計算機。并行性在同一時刻或是同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作。字串位串每次只對一個字的一位進行處理。全并行同時對許多字的全部位或部分位進行處理。任務(wù)級或過程級并行并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程或任務(wù)（程序段），以子程序或進程為調(diào)度單元。資源共享是一種軟件方法，它使多個任務(wù)按一定時間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。耦合度反映多機系統(tǒng)各機器之間物理連接的緊密程度和交互作用能力的強弱。累加器型機器其CPU中存儲操作數(shù)的主要單元是累加器。RISC精簡指令集計算機。對稱性指所有與指令集有關(guān)的存儲單元的使用、操作碼的設(shè)置等都是對稱的。這種機器統(tǒng)稱為面向高級語言(HL)的機器。它可以直接由硬件或固件對高級語言源程序的語句逐條進行解釋并執(zhí)行。位置無關(guān)代碼在執(zhí)行時與它被載入的位置無關(guān)。變長編碼格式指令的長度是可變的。二次重疊執(zhí)行方式為了進一步提高執(zhí)行速度，可以增加指令重疊執(zhí)行的程度。緩沖技術(shù)在工作速度不固定的兩個功能部件之間設(shè)置緩沖器，用以平滑它們的工作。流水線的深度流水線的段數(shù)。TI ASC的多功能流水線靜態(tài)流水線在同一時間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能的連接方式工作。處理機間流水線（宏流水線）由兩個以上的處理機串行地對同一數(shù)據(jù)流進行處理，每個處理機完成一項任務(wù)。非線性流水線流水線中除有串行連接的通路外，還有反饋回路。亂序流水線流水線輸出端任務(wù)流出的順序與輸入端任務(wù)流入的順序可以不同，允許后進入流水線的任務(wù)先完成（從輸出端流出）。流水線的瓶頸流水線中最慢的一段。 流水寄存器建立時間在觸發(fā)寫操作的時鐘信號到達之前，寄存器輸入必須保持穩(wěn)定的時間。確定程序中指令之間存在什么樣的相關(guān)，對于充分發(fā)揮流