多处理器系统 |
计算机系统结构
多处理器系统
并行计算机的Flynn分类
根据指令流和数据流分类
SISD:单指令流单数据流
SIMD:单指令流多数据流
MISD:
MIMD:
根据内存和互连策略,现有的MIMD分为
共享内存架构
集中式共享内存架构:如SMP对称多处理技术计算机系统
架构:多CPU,共享内存和总线
设计关键点
进程并行执行
调度:就绪的进程分配到可用的处理器
进程同步
内存管理
可靠性和容错性
Cache一致性
软件方法:依赖编译器和操作系统;防止共享数据安静如Cache或者编译器确定安全时段
硬件方法
目录协议
监视协议
分布式的控制协议,更新数据前广播写无效消息
MOESI
MESI
一致性未中
真共享为中
假共享未中
互连机制
消息通信
模型结构
消息层、寻径层、转发层、物理层
寻径算法
活锁:进入了死循环路径,应让包经历有限的最少的跳数
死锁:出现了循环的缓存依赖,应按照顺序给包分配资源。回复策略是将包从死锁的缓存中移出
算法
确定性寻径
自适应寻径
通信模式
单播、多播、广播、会议
交换方式
电路交换、包交换、虚拟直通、虫孔交换
流控策略:确定资源分配,减少延时,提高吞吐率
基于消息的流控策略
基于包的流控策略
基于Flit的。。。
虚拟信道流控策略
基于缓存的流控策略
基于信用的
基于开关的
分布式共享内存架构
UMA均匀内存访问系统
NUMA非均匀内存访问
组织
由多个SMP节点构成,每个节点包含多个处理器,每个处理器带有自己的L1L2Cache和主存。每个节点的主存具有唯一、系统宽度的地址
存储访问过程
当某个处理器启动一个内存访问时,如果内容不在本地Cache,则去访问L2Cache;如果未中,则根据地址访问主存,如果地址对应本地主存,则通过本地总线取出改行内容;否则。对应于远程主存,自动发出请求,通过互联网络取回数据,再通过本地总线传送到请求处理器和对应的Cache中。全程自动,对应处理器和其Cache是透明的。
分布式内存架构
机群
特点
绝对的可拓展性、可逐步扩容、高可用性、较高的性价比、代价低、投资风险小
应用配置
面向高性能计算
面向服务器
Web服务器应用配置
被动式备份
主从式备份
独立服务器结构
不共享磁盘阵列结构
共享磁盘阵列结构
操作系统主要功能
故障管理
故障查找、故障切换、故障恢复
负载均衡
计算并行化
网格