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