第2章 认识并行计

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1、第2章认识并行计算机主要内容:1.并行计算机平台2.并行计算模型2.1用可移植性衡量机器特征1.并行计算机平台1)多核计算机平台(多种结构)2)机群(拓朴结构多种多样)2.要求并行程序与具体的机器关联不要太紧(机器生命周期短)3.期望并行程序可移植2.23种并行机介绍2.2.1芯片多处理器1)IntelCoreDuo芯片采用的是共享的二级Cache体系结构的关键特性:两个处理器所见到的是一个一致的共享存储器映象.使用的协议:MESI协议2.AMDDualCoreOpteron采用的是私有的二级Cache系统请求接口承担存储器一致的

2、任务使用协议:MOESIcache一致性协议.上述两种芯片的差异:第二级cache单个2核用Intel,组合几个2核用AMD2.2.2对称多处理器体系结构多处理器访问单一逻辑存储器的并行平台处理器采用二级cache,通过总线与RAM处理器通过总线监听存储器上的访问活动.2.2.4机群介绍结构(局域网组成)机群的拓朴结构２.完全连通网络３.线／环网络１）线网络由一行结点组成，每个结点限定只能与其相邻结点连接。２）将线网络两端的自由结点连接后就构成了环网络。网络直径分别为：n-1和n/2向下取整。4.网格网络二维网格指二维阵列中的每个

3、结点能与其４个最邻近的结点相连的网络。圆环开网络：５.树状网络（二叉树网络）网络直径：2倍树高。胖树：同层兄弟互连６.超立方体网络（e立方体）在一个d维超立方体网络中，每个结点与网络中每一维上的一个结点相连接。每一个结点分配d位地址。超立方体网络的结点地址为3位。网络直径：log2n,最小距离无死锁路由算法一个d维立方体由两个d-1维超立方体链路组成7.洗牌-交换网络（Shuffle-Exchange)P0---p1p2------p3p4------p5p6------p7洗牌和交换连接函数分别定义如下：sh(pm-1pm-2…

4、p1p0)=pm-2pm-3…p1p0pm-1循环左移1位Ex(pm-1pm-2…p1p0)=pm-1pm-2…p1p08.蝶形结构（Butterfly)总的结点数为(k+1)2k，每一行有n=2k个结点。若pr,i(0<=i0)行上的处理器pr,i连接pr-1,j。j或等于i,或j与i的二进制表示从左边数起只有第r位不同。并行计算机平台的分类:1)共享存储器的单机多核并行平台2)不共享存储器的机群并行平台弗林分类法:SISD，MISD，SIMD，MIMD2.3顺序计算机

5、的抽象1.串行计算机的工作原理（模型）：RAM（随机访问机模型）2.4PRAM（一种并行计算机模型）1.并行随机访问机器模型(PRAM),是对共享存储器并行计算机的特征抽取.2.不同的机器平台,使用不同的协议3.缺点:不考虑通信开销.2.5CTA:一种实际的并行计算机模型1.候选型体系结构(CTA),机群的体系结构.2.CTA两类存储器访问方式1)低廉的本地访问2)昂贵的非本地访问3)编程模型(SPMD)3.通信时延2.6存储器访问机制1.共享存储器存在多个线程共享一个存储单元造成的错误风险.2.单边通信(仅由传送一方发动)指单一

6、共享地址空间,即所有线程能访问所有存储单元,但它并不试图保持存储器一致.3.消息传递机器只能访问本地存储器,访问其他机器只能通过消息传递.消息传递是双边机制4.存储器一致性模型1)顺序一致性;2)松弛一致性5.程序设计模型