第九章多處理機-展示頁
2024-10-23 21:51本頁面
【正文】 于實現(xiàn)。 MIMD有較強的通用性，即使對數(shù)組運算，也可以同時對多個數(shù)組進(jìn)行不同的處理，稱為數(shù)組多執(zhí)行（ MEA）；它可以同時對多個標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，稱為標(biāo)量多執(zhí)行（ MES）。 互連網(wǎng)絡(luò) COMA多處理機模型 目錄 1 Cache1 …… P1 目錄 2 Cache2 P2 目錄 n Cachen Pn 多處理機系統(tǒng)的特點 1）結(jié)構(gòu)靈活性 SIMD從解決專用問題發(fā)展而來，其結(jié)構(gòu)針對數(shù)組向量處理算法而設(shè)計，特點是：處理單元很多，但只需設(shè)置有限和固定的互連通路，即可滿足并行性很高的算法需要，是以解決大型數(shù)組計算問題為主的計算機。 ▲ 遠(yuǎn)程 Cache訪問通過分布 Cache目錄進(jìn)行。后者分布存儲器換成了 Cache。 ▲ 處理機訪問本地存儲器比較快，訪問屬于另一臺處理機的遠(yuǎn)程存儲器則比較慢，因為通過互連網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生附加的時間延遲。 ▲ 共享存儲器在物理上是分布在所有處理機中的本地存儲器。 3） MIMD互連網(wǎng)絡(luò)必須滿足各個 PE隨機訪問主存儲器的要求，必須有存儲映射部件，滿足存儲空間動態(tài)分配和處理機共享數(shù)據(jù)的需要。 多處理機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) MIMD結(jié)構(gòu)特點（與 SIMD比較）： 1） MIMD結(jié)構(gòu)有多個控制器，至少有多個指令部件，對各個 PE實現(xiàn)單獨控制，而又相互協(xié)調(diào)配合。虛擬共享存儲器（ Virtual Shared Memory）對分布在各處理機的局部存儲器在邏輯上統(tǒng)一編址，形成一個為所有處理機共享的虛擬地址空間（ Virtual Address Space）。 并行性概念 多處理機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 互連網(wǎng)絡(luò) 處理機 1 處理機 2 處理機 N 存儲器 存儲器 存儲器 I/O I/O 互連網(wǎng)絡(luò) 處理機 1 處理機 2 處理機 N 存儲器 存儲器 存儲器 I/O I/O I/O 兩種多處理機系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 2）分布式存儲器多處理機結(jié)構(gòu) （每臺處理器有自己的處理器和I/O設(shè)備，處理器之間通過互連網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)點對點信息交換） 1）共享存儲器多處理機結(jié)構(gòu) （存儲器和 I/O設(shè)備是獨立的子系統(tǒng)，通過互連網(wǎng)絡(luò)為所有處理器共享，任何兩臺處理器可以通過共享存儲器單元實現(xiàn)通信） 兩種多處理機系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)： 1）共享存儲器使多處理機擁有同一的尋址空間，一方面便于處理機之間的信息交換，另一方面使程序員無需在程序中顯式地控制數(shù)據(jù)的分布和傳輸，因而易于編程。 陣列處理機（ SIMD）實現(xiàn)的是指令內(nèi)部并行性（多數(shù)據(jù)流執(zhí)行同一指令）。 2）指令間并行，即并行執(zhí)行兩條或多條指令。 并行性分：同時性、并發(fā)性。 并行性 (parallelism)：指同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。第九章 多處理機 多處理機系統(tǒng)由若干臺獨立的處理機組成，每臺處理機能夠獨立執(zhí)行自己的程序，處理機之間按某種形式互連，在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)調(diào)度下，從而實現(xiàn)程序之間的數(shù)據(jù)交換和同步。Flynn稱這種結(jié)構(gòu)為多指令流多數(shù)據(jù)流（ MIMD）結(jié)構(gòu)。只要在時間上相互重疊，均存在并行性。 并行性等級（執(zhí)行的角度，從低到高）： 1）指令內(nèi)部并行性，即指令內(nèi)部的微操作之間的并行。 3）任務(wù)級或過程級并行，即并行執(zhí)行兩個或多個過程或任務(wù)（程序段） 4）作業(yè)或程序級并行，即在多個作業(yè)或程序間的并行。 多處理機系統(tǒng)（ MIMD） 實現(xiàn)指令以上級（任務(wù)級、作業(yè)級）并行。 2）分布式存儲器可以采用虛擬共享存儲器技術(shù)。虛擬共享存儲器技術(shù)方便了程序員編程，但是，處理機之間信息交換的物理實現(xiàn)仍然是通過點對點的通信。 2） MIMD結(jié)構(gòu)的外圍設(shè)備要能夠被多個 PE分別調(diào)用，因而要通過互連網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接。 共享存儲器 =共享存儲器 +虛擬共享存儲器 共享存儲多處理機 (Shared Memory mulptiProcessors)，也稱為對稱多處理機 SMP (Symmetry MultiProcessors) 有三種模型： 1) UMA多處理機 均勻存儲器存取模型 (Uniform Memory Access) ▲ 存儲器被所有處理機均勻共享 ▲ 所有處理機對所有存儲單元具有相同的存取時間
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