计算机并行体系结构的分类课件.ppt
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- 关 键 词:
- 计算机 并行 体系结构 分类 课件
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1、并行体系结构的发展之路 033327 王庆龄 032116 宋佳思目录目录l引言l并行计算机发展的推动力l并行体系结构的分类l并行体系结构的发展过程l并行体系结构的展望引言引言l并行计算机的定义l体系结构巨大变化lCPU性能发展l软硬件技术进步并行计算机发展的推动力并行计算机发展的推动力l科学与工程计算领域对并行计算能力的要求总是永无止境的。l计算机技术、网络技术的迅速发展及其对经济与生活影响的日益深入l并行计算机体系结构的发展和处理器、存储器以及网络互连技术的发展密不可分 计算机并行体系结构的分类计算机并行体系结构的分类 lFlynn分类法 l其弱点计算机体系结构的分类计算机体系结构的分类l
2、Flynn分类法的扩展:l根据内存的物理分布、逻辑映射、读取方式l可以将MIMD类并行计算机系统进一步细分为共享内存,虚拟共享内存,和分布式内存三大类l这三类并行系统所使用的编程模式有共享内存和消息传递,以及两种模式同时使用的混合模式 共享内存共享内存(UMA/SMP)l所有共享内存系统的共同特点是:计算机系统具有可以被所有处理器直接存取的共享内存空间。l由一个操作系统控制,并且整个系统仅有一个地址空间;各个处理器在内存的存取上是平等的,处理器存取每个内存单元的代价是一致的虚拟虚拟/分布式共享内存分布式共享内存l内存不再是集中位于系统中的某一区域,而是物理分布在整个系统中;l这种系统中连接处理
3、器与内存的网络不再是简单的、单一的总线/交叉开关/其他网络结构,而是一种分级混合式网络结构。l在用户看来,这种系统具有共享内存系统的所有特征。分布式内存分布式内存l没有一个共享的、囊括系统所有物理内存的空间。l分布式内存系统所使用的编程模式是消息传递,系统的任何一个结点都具有独立的操作系统,能独立运行l这类系统又被一些人称为多处理机系统。l可以进一步分为三个子类:分布式内存系统分类分布式内存系统分类l大规模并行处理(MPP,Massively Parallel Processing)l指那些使用比较专有的、非大规模商品化的硬件和软件,紧耦合的分布式内存计算机系统;分布式内存系统分类分布式内存系
4、统分类lBeowulf集群l它的每个处理结点都使用量产的商用计算机系统,互连网络也使用量产的商用LAN/ATM网络。lBeowulf集群也被称为工作站集群(COW,Cluster of Workstations),或者工作站网络。分布式内存系统分类分布式内存系统分类lSMP集群l它的每个结点都是一个SMP系统,互连网络也使用类似Myrinet的高速网络。lSMP集群仍然可以适用以MPI(Message Passing Interface)为代表的消息传递编程模式。l另外,集群较之Beowulf集群,可以支持以MPI+OpenMP为代表的混合编程模式。并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程
5、l60年代初期l主要是共享存储多处理器系统l当时的IBM System 360是这一时期的典型代表。(下图 IBM System 360)IBM System 360并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程l伊利诺依大学和Burroughs公司此时开始了Illiac IV计划。l当一台规模大大缩小了的16 CPU系统终于在1975年出现时,整个计算机界已经发生了巨大的变化。并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程l 首先是存储系统概念的彻底革新。虚拟存储和缓存的普遍应用。IBM 360/85系统与360/91反映了这一时期的主要变化(上图 360/91,下图360/85)并行体系结构的
6、发展过程并行体系结构的发展过程l其次是半导体存储器开始代替磁芯存储器。CDC 7600(下图CDC 7600)率先全面采用半导体存储器,磁芯存储器从此退出了历史舞台。l与此同时,集成电路也出现了并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程l1976年 CRAY1问世以后,向量计算机从此牢牢地控制着整个高性能计算机市场。并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程l微处理器的出现则使并行计算机的体系结构迈出了另一大步。卡内基梅隆大学开始进行共享存储多处理器系统的研 究。C.mmp就是这一研究的具体成果。(下图C.mmp)并行体系结构的发展过程并行体系结构的发展过程l80年代稍后出现了非常适合于S
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