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随着集成电路技术的不断发展,基于微处理器的多处理机并行系统由于其突出的性价比而逐渐成为高性能计算机的主流。

1. 多处理机系统的特点

流水线机器通过若干级流水线的时间并行技术来获得高性能,阵列处理机器由多台处理机组成,每台处理机执行相同的程序。这两类机器都是执行单个程序,可对向量或数组进行运算。这种体系结构能高效地执行适合于SIMD的程序,所以这类机器对某些应用问题非常有效。但是,有些大型问题在这种SIMD结构机器上运行并不那么有效,原因是这类问题没有对结构化数据进行重复运算的操作,其所要求的操作通常是非结构化的而且是不可预测的。要想解决这类问题并保持高性能,只能在多处理机结构中寻找出路。

多处理机的体系结构由若干台独立的计算机组成,每台计算机能够独立执行自己的程序。在多处理机系统中,处理机与处理机之间通过互连网络进行连接,从而实现程序之间的数据交换和同步。

多处理机属于MIMD计算机,它与属于SIMD计算机的阵列处理机相比有很大的差别,其本质差别在于并行性等级不同:多处理机要实现任务或作业一级的并行,而阵列处理机只实现指令一级的并行。

2. 多处理机系统的分类

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。多处理机系统有多种分类方法。

按多处理机各机器之间物理连接的紧密程度与交互作用能力的强弱来分,多处理机可分为紧耦合系统和松耦合系统两大类。在紧耦合多处理机系统中,处理机间物理连接的频带较高,一般是通过总线或高速开关实现互连,可以共享主存储器,由于具有较高的信息传输率,因而可以快速并行处理作业或任务。松耦合多处理机系统由多台独立的计算机组成,一般通过通道或通信线路实现处理机间的互连,可以共享外存设备,机器之间的相互作用是以较低频带在文件或数据集一级上进行的。

按处理机的结构是否相同来分,如果每个处理机是同类型的,且完成同样的功能,称为同构型多处理机系统。如果多处理机是由多个不同类型,且担负不同功能的处理机组成,则称为异构型多处理机系统。