[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]第1章并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)模型下(編輯修改稿)
2024-11-15 03:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2Km 412m（半雙工） 2Km（全雙工） 500m 單模光纖 25Km 20Km 3Km 主要應(yīng)用領(lǐng)域 文件共享， 打印機(jī)共享 COW計(jì)算， C/S結(jié)構(gòu)， 大型數(shù)據(jù)庫(kù)存取等 大型圖像文件， 多媒體， 因特網(wǎng)， 內(nèi)部網(wǎng)， 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等 16 并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度，并行計(jì)算機(jī)一般可以分為 6類： 單指令流多數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī) SIMD（ Single Instruction stream Multiple Data stream） 并行向量處理機(jī) PVP（ Parallel Vector Processor） 對(duì)稱多處理機(jī) SMP（ Symmetric Multiprocessor） 大規(guī)模并行處理機(jī) MPP（ Massively Parallel Processor ） 工作站機(jī)群 COW（ Cluster Of Workstations，也稱為Network Of Workstations， NOW） 分布式共享存儲(chǔ)多處理機(jī) DSM（ Distributed Shared Memory）。 這 6種中，除了 SIMD外，其余 5種均屬于 MIMD計(jì)算機(jī)。 17 SIMD計(jì)算機(jī) 其結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中 PE表示處理單元， P表示處理器， M表示存儲(chǔ)器。 SIMD中通常包含大量處理單元 PE，而控制部件只有一個(gè)?？刂撇考V播一條指令，所有的處理單元同時(shí)執(zhí)行這條指令，但不同的處理單元操作的數(shù)據(jù)可能不同。 18 并行向量處理機(jī) PVP 在并行向量處理機(jī)中有少量專門定制的向量處理器。每個(gè)向量處理器有很高的處理能力。并行向量處理機(jī)通過向量處理和多個(gè)向量處理器并行處理兩條途徑來(lái)提高處理能力。 Cray C90、 Cray T90、 NEC SX4和我國(guó)的銀河 1號(hào)都是 PVP。 PVP通常使用定制的高帶寬網(wǎng)絡(luò)將向量處理器連向共享存儲(chǔ)器模塊。存儲(chǔ)器可以以很高的速度向處理器提供數(shù)據(jù)。例如，在 Cray T90中，共享存儲(chǔ)器能以14GB/s的速率將數(shù)據(jù)提供給一個(gè)處理器。這種機(jī)器通常不使用高速緩存，而是使用大量的向量寄存器和指令緩沖器。 19 并行向量處理機(jī)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中 VP表示 向量處理器， SM表示共享存儲(chǔ)器。 20 對(duì)稱多處理機(jī) SMP 對(duì)稱多處理機(jī)的最大特點(diǎn)是其中的各處理器完全平等，無(wú)主從之分。所有的處理器都可以訪問任何存儲(chǔ)單元和 I/O設(shè)備。存儲(chǔ)器一般使用共享存儲(chǔ)器，只有一個(gè)地址空間。因?yàn)槭褂霉蚕泶鎯?chǔ)器，通信可用共享變量（讀寫同一內(nèi)存單元）來(lái)實(shí)現(xiàn)。這使得編程很容易。 典型的對(duì)稱多處理機(jī)有 Sun SPARC server 10000， Sun SPARC center 2021， SGI Power Challenge以及我國(guó)的曙光 1號(hào)。 SMP廣泛地用于服務(wù)器領(lǐng)域。 21 SMP的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 P/C表示處理器和高速緩存，SM表示共享存儲(chǔ)器。 22 大規(guī)模并行處理機(jī) MPP 大規(guī)模并行處理機(jī)一般指規(guī)模非常大的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，含有成千上萬(wàn)個(gè)處理器。它一般采用分布的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器一般為處理器私有，各處理器之間用消息傳遞的方式通信。 大規(guī)模并行處理機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)一般是專門設(shè)計(jì)定制的。典型的 MPP有 Intel Paragon、 IBM SP2以及 Option Red、曙光 1000等。 23 MPP的結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中 MB表示存儲(chǔ)器總線， P/C表示處理器 和高速緩存， NIC表示網(wǎng)絡(luò)接口電路， LM表示本地存儲(chǔ)器。 NIC是用來(lái)將計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)（例如局域網(wǎng)）連接起來(lái)的接口電路。 它的功能有：將消息格式化、路由選擇、流和錯(cuò)誤控制等。 24 分布式共享存儲(chǔ)器多處理機(jī) DSM 分布式共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)的主要特點(diǎn)是它的存儲(chǔ)器在物理上是分布在各個(gè)結(jié)點(diǎn)中的，但是通
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