linux 集群体系结构02

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1、下载第2章多处理器体系结构本章简介¥供选择的计算机结构¥多处理器分类¥紧密耦合与松散耦合的多处理器¥分布式共享存储器系统¥集群体系结构¥硬件选择¥软件选择¥性能问题¥我们的集群系统的体系结构¥深入阅读集群体系结构是从哪里来的？它是如何发展的？本章描述了几种多处理器，从典型多处理器命名惯例和其扩展开始，以一个独特而关键的设计结束，这个设计更着重系统的软件而不是其硬件。集群体系结构是思维变化的副产品—一种新的范型。本章讨论集群体系结构必须考虑到很多硬件和软件选择。本章还描述一些事务处理系统性能的问题。本章的末尾讨论为什么集群计算

2、机最适合我们的目的并且介绍我们的范例系统。本书中介绍的集群计算机称为多计算机。它得到这个名字是因为它由多台通过通信网络相互连接的单独计算机系统构成。这些计算机中的每一台都运行必须通过网络与其他计算机进行通信的进程，它们在一起工作，表现为第1章“Linux集群计算机基础”中描述的单一系统镜像。大多数多处理器只能由计算机制造厂商制造。但是，多计算机可以用现有可用组件和某些自定义软件构造。经过适当地调节，通过使用重叠技术它可以胜过同等能力的单一计算机，重10第第Linux集群体系结构下载叠技术就是利用很多事务处理和超级计算机应用中

3、的固有并行度。让我们从典型多处理器体系结构的概述开始，接下来是你在本书以后章节中将设计和构造的集群系统的趋势。2.1可供选择的计算机结构按照字面意义，计算机的体系结构就是：它是如何构造的。为了了解计算机体系结构会有什么不同，需要了解计算机内部的构造块，比如图2-1中显示的典型台式计算机。CPURAMI/O数据总线输出端口算术和逻辑指令和数据指令处理器端口输入单处理器图2-1单处理器—一台典型的计算机及其三个组成部分典型计算机的三个功能单元（见图2-1）是指令处理、存储和I/O，定义如下：¥处理功能包括指令执行、算术/逻辑操作

4、和存储器数据访问。这些功能属于处理功能，因为中央处理单元（即CPU）通常完成所有这些功能。¥存储功能是记忆数据，它通过物理存储器及其相关硬件完成。存储器是数据从外部引入之后存储的地方，在这里数据被运行的进程创建或者改变，而且在这里数据为了传输到外部而被取出。¥I/O功能是在物理存储器和计算机的外部设备（例如到软盘）之间通过I/O端口传输数据的过程。通过设计具有多种这些基本组成部分的计算机就可能产生不同种类的计算机体系结构。重叠（或者并行）是在同一时间内做两件或者更多工作的能力。不必过于惊讶，指令执行的重叠可以通过拥有多个CP

5、U来实现。存储器访问的重叠可以通过拥有多个存储器数据总线来实现，而I/O重叠可以通过多个I/O端口来实现。让我们首先集中讨论多个CPU，因为这是多处理器的本质。第2章第多处理器体系结构第第11下载多个CPU重叠计算机内CPU的数目和它们是如何相互连接的是多处理器命名惯例的基础。现有四种多处理器形式，代表了CPU和物理存储器组合为计算机的四种方式。1.单处理器单处理器在字面上是仅仅包含一个CPU的单一处理器的计算机，例如图2-1中显示的系统。计算机在物理存储器中存储指令和数据，物理存储器也称为随机存储器，或者RAM。对通过输入

6、/输出（I/O）设备在计算机存储器中写入和取出信息有一些规定，这是由操作系统（即OS）支持的。2.多处理器多处理器（MP）有两个或者更多的处理器，但是只有单一的、共享的存储器，这个存储器可以被任何CPU访问，如图2-2所示。有了多个CPU，就可以同时运行多个程序。这就允许并行执行，前提是OS支持这一特性。然而，这是一柄双刃剑。你必须谨慎地编写这些机器的程序，要考虑到两条指令可能同时把变量设置为不同的值！（从技术上讲，两条指令中只有一个会首先发生；哪一条指令起作用依赖于与物理存储器相关联的线路和逻辑，但是这一层次的细节超出了本

7、书的范围。）你可以（也应该）通过使用信号量来保护MP上的共享数据，这会在下一章中讨论。CPU0CPU1CPUN数据总线RAM：指令和数据图2-2多处理器—数个CPU和单一存储器进行交互3.阵列处理器阵列处理器是拥有很多单处理器的专门用途的计算机，每个处理器都有自己的物理存储器区域，如图2-3所示。这种机器的好处是它拥有同时在其所有处理器上运行相同指令的能力。例如，考虑一条ADD指令。要相加的两个数值以地址偏移量的形式指定进每个处理器的存储器区域。程序给阵列中每个处理器相同的ADDAtoB指令，但是每个存储器区域在其A和B偏移

8、量上有不同的数值。12第第Linux集群体系结构下载控制器指令底板CPU0CPU1CPUN数据数据数据A[0]，B[0]A[1]，B[1]A[n]，B[n]图2-3阵列处理器—数个CPU和专门用途的存储器进行交互在大多数程序语言中一系列数值被称为阵列，如此有了阵列处理器的名称。数学家称一系