计算机系统结构 (第27讲) 主讲人： 郑纬民教授 清华大学计算机系
计算机系统结构 （第27讲） 主讲人： 郑纬民 教授 清华大学计算机系
第八章并行处理机和多处理机 两个或两个以上处理机（包括PU和CU), 通过高速互连网络连接起来，在统一 的操作系统管理下，实现指令以上级 (任务级、作业级)并行。 按照Flynn2分类法，多处理机系统属于 MMD计算机
第八章 并行处理机和多处理机 两个或两个以上处理机(包括PU和CU)， 通过高速互连网络连接起来，在统一 的操作系统管理下，实现指令以上级 （任务级、作业级）并行。 按照Flynn分类法，多处理机系统属于 MIMD计算机
8.4多处理机结构 多处理机系统由多个独立的处理机组 成，每个处理机都能够独立执行自己 的程序。它有多种分类方法： 8.4.1松散耦合多处理机 8.4.2紧密耦合多处理机 8.4.3多处理机系统的特点
8.4 多处理机结构 多处理机系统由多个独立的处理机组 成，每个处理机都能够独立执行自己 的程序。它有多种分类方法： 8.4.1 松散耦合多处理机 8.4.2 紧密耦合多处理机 8.4.3 多处理机系统的特点
多处理机系统有多种分类方法： 按照处理机之间的连接程度：紧密 耦合多处理机和松散耦合多处理机。 按照是否共享主存储器：共享存储 器多处理机和分布存储器多处理机。 按照处理机是否相同：同构型多处 理机和异构型多处理机。 按照处理机的个数：大规模并行处 理机MPP和对称多处理机SMP
多处理机系统有多种分类方法： 按照处理机之间的连接程度：紧密 耦合多处理机和松散耦合多处理机。 按照是否共享主存储器：共享存储 器多处理机和分布存储器多处理机。 按照处理机是否相同：同构型多处 理机和异构型多处理机。 按照处理机的个数：大规模并行处 理机MPP和对称多处理机SMP
按照PE与IOP之间互连方式： 对称型：每个IOP能连接到所有PE上 非对称型：每个IOP只与一个PE连接 冗余对称型：一个PE与多个IOP连接 按照存储器的访问方式： 均匀存储器，UMA模型 非均匀存储器，NUMA模型 只有Cache,COMA模型 另外，多向量处理机，机群系统(Cluster) 等也称为多处理机系统
按照PE与IOP之间互连方式： 对称型：每个IOP能连接到所有PE上 非对称型：每个IOP只与一个PE连接 冗余对称型：一个PE与多个IOP连接 按照存储器的访问方式： 均匀存储器，UMA模型 非均匀存储器，NUMA模型 只有Cache，COMA模型 另外，多向量处理机，机群系统（Cluster） 等也称为多处理机系统
8.4.1松散耦合多处理机 处理机之间的连接频带比较低 通过输入输出接口连接 处理机间互为外围设备进行连接 例如，BM公司的机器，都可以通 过通道到通道的连接器CTC把两个不 同计算机系统的OP连接起来。 通过并口或串口把多台计算机连接起来 例如，用串行口加一个MODEL拨号 上网，也可以直接连接多台计算机 之间的连接需要有多个接口
8.4.1 松散耦合多处理机 处理机之间的连接频带比较低 通过输入输出接口连接 处理机间互为外围设备进行连接 例如，IBM公司的机器，都可以通 过通道到通道的连接器CTC把两个不 同计算机系统的IOP连接起来。 通过并口或串口把多台计算机连接起来 例如，用串行口加一个MODEL拨号 上网，也可以直接连接；多台计算机 之间的连接需要有多个接口
通过Ethernet网络接口连接多台计算机 速度达10Mb、100Mb、1Gb,Mynet 已经达到1.28Gb和2.56Gb。 当通信速度要求更高时，可以通过一个 通道和仲裁开关CAS(Channel and Arbiter Switch)直接载存储器总线之 间建立连接。 在CAS中有一个高速的通信缓冲存 储器
通过Ethernet网络接口连接多台计算机 速度达10Mb、100Mb、1Gb，Mynet 已经达到1.28Gb和2.56Gb。 当通信速度要求更高时，可以通过一个 通道和仲裁开关CAS（Channel and Arbiter Switch）直接载存储器总线之 间建立连接。 在CAS中有一个高速的通信缓冲存 储器
CPU CPUn CPUo LMo LMo IOP IOP 互连网络 通过多输入输出输出口连接的多处理机
CPU LM IOP CPU LM IOP CAS 模块0』 模块n-1 互连网终 通过消息传送系统连接的松散耦合多处理机
8.4.2紧密耦合多处理机 处理机之间共享主存储器，通过高速总 线或高速开关连接。 主存储器有多个独立的存储模块 每个CPU能够访问任意一个存储器模块 通过映象部件MAP把全局逻辑 地址变换成局部物理地址 通过互连网络寻找合适的路径，并分 解访问存储器的冲突 多个输入输出处理机IOP也连接在互连网 络上，IVO设备与CPU共享主存储器
8.4.2 紧密耦合多处理机 处理机之间共享主存储器，通过高速总 线或高速开关连接。 主存储器有多个独立的存储模块 每个CPU能够访问任意一个存储器模块 通过映象部件MAP把全局逻辑 地址变换成局部物理地址 通过互连网络寻找合适的路径，并分 解访问存储器的冲突 多个输入输出处理机IOP也连接在互连网 络上，I/O设备与CPU共享主存储器