计算机体系结构论文

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1、计算机体系结构论文论文题目：计算机系统结构中多处理机技术姓名：班级：学号：XXXXXX摘要：多处理机是指能同时执行多个进程的计算机系统•多处理机通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通信网络进行通信。利用多台处理机进行多任务处理，协同求解一个大而复杂的问题来提高速度，或者依靠冗余的处理机及其重组能力来提高系统的可靠性、适应性和可用行。该文介绍了微处理器的发展、多处理机的总线以及处理机系统中通信和存储技术的发展和两种特殊的多处理机系统结构，以及现今几种典型的并行计算机体系结构及处理机分配与调度策略。而本篇论文主要根据所阅读的

2、文章进行扩展延伸，主要介绍了多处理机技术，它的总线以及分配调度方面。关键字：多处理机；体系结构；总线；调度引言：微电子技术和封装技术的进步，使得高性能的VLSI微处理器得以大批量生产，性能价格比不断合理，这为并行多处理机的发展奠定了重要的物质基础。计算机系统性能增长的根本因素有两个：一个是微电子技术，另一个是计算机体系结构技术。五十年代以来，人们先后采用了先行控制技术、流水线技术、增加功能部件甚至多机技术、存储寻址和管理能力的扩充、功能分布的强化、各种互联网络的拓扑结构以及支持多道、多任务的软件技术等—系列并行处理技术，提

3、高计算机处理速度，增强系统性能。多处理机体系结构是计算机体系结构发展中的一个重要内容，已成为并行计算机发展中人们最关注的结构。多处理机的介绍：多处理机是指能同时执行多个进程的计算机系统。由于超大规模集成电路(VLSI)技术迅速发展的结果，多处理技术能够充分地发挥高性能的32位微处理机的有效性，用大量低价格的部件配置高性能的计算机结构系统.以典型的VAX11-780计算机系统为例，它大约每秒执行101条指令(MIPS),大型中央处理机(CPU)每秒执行5-10X106条指令，超级计算机毎秒执行50-10X106条指令.现在，

4、正在进行的许多研究课题是将64台每秒可执行10*条指令的处理机SB置为多指令流多数据流(MIMD)系统.在某些应用场合，它甚至可以达到超级计算机的性能，但价格仅相当于VAX或小型中央处理机。多处理机的分类：当前多处理机系统结构主要分成以下三类：(1)紧耦合的共享内存对称多处理机系统:包含一个处理机集合，共享一片物理内存，操作系统的同一副本可以对称地在各个处理机上运行，且共享同一片系统数据结构空间。进程内多线程模型就是以这种体系结构为背景提出来的，由于多线程共享用户进程虚空间，特别适合于中小粒度的并行任务实现。如图1所示。(

5、2)松耦合多处理机簇：利用高速网络将各独立计算机互联，各个计算机拥有自己的内存及操作系统副本，各个计算机物理配置能力一致在系统功能分工上，有一主控节点，负责处理机资源分Si这种体系结构适合独立并行作业或大粒度并行任务实现，各节点任务通过消息通讯传送同步消息，如利用PVMMPI通讯库传送消息。如图2所示图1(3)多处理机池结构：通常大规模并行处理机采用这种结构，后台的处理机池专门用于并行任务的运行，前台拥有控制、I/O等节点控制节点负责处理机的分配，与多处理机簇不同的是，一但一个用户作业的多任务占用了处理机池内的若干处理机，

6、在并行作业没完成之前，不再分配其它作业占用这些处理机后台的处理机存储在实现上有两种方式：一种是完全分布的存储器，即每个处理机拥有一个独立的存储器；一种是拥有一个分布共享的存储空间，各处理机拥有存储器但由硬件支持实现一个线性编址共享的物理存储空间如图3所示。图3多处理机的总线：目前，在多处理机系统中有两种主要的连接方式：一种是共享存贮器的的多处理机系统，另一种是消息传递的分布式多处理机系统。由于专用信号处理系统一般要求结构紧凑，在满足实时性要求的前提下，对系统资源的利用率要求放在比较次要的位置上，故其操作系统简单实用，不具备

7、消息传递的多处理机系统中的复杂的消息寻径能力；另外，由于信号处理场合的大计算量要求，系统内处理机比较多，单纯的共享总线结构效率不高。因此，共享总线结构和分布式结构相结合是一种发展趋势。大多数多处理机系统的互连结构都会趋于同一基本形式，处理机之间交换数据会因为没有通信口的原因必须通过共享存贮器，其处理效率随着处理机数目增加而下降。在通信和存储技术上的发展：在通信技术上的发展，新型的多计算机系统采用的是虫蚀寻径方式，它克服了上述的缺点。包被进一步分成更小的片，每个片相当于虫的一个节，“孀动”是以节为单位顺序地向前爬行。只有头片

8、知道包发往何处，所有数据片必须跟着头片。不同的包可交替地传送，但不同包的片不能交叉，否则它们可能被送到错误的目的地。每个消息中的片以流水方式在网络中向前“蠕动”。当消息的头片到达一个节点A的寻径器后，寻径器根据头片的寻径消息立即作出路由选择。虫蚀寻径通信技术作为一种新型的消息通信方式，具有很好的应用前景