多处理机系统结构解析：从对称共享到分布式存储

"该计算机系统结构课件主要探讨了多处理机系统，涵盖了对称式共享存储器系统结构和分布式共享存储器系统结构，以及同步、同时多线程和多处理机实例等内容。课程强调了多处理机在现代计算中的重要性，并基于Flynn分类法分析了MIMD系统成为主流的原因。此外，还对比了集中式共享存储器结构（如SMP和UMA）与分布式存储器结构的优缺点。" 详细说明： 1. **多处理机的重要性**：随着单处理机系统结构的局限性逐渐显现，多处理机系统扮演着越来越关键的角色。它们在高性能计算和数据中心领域广泛应用，未来有望进一步普及。 2. **Flynn分类法**：这是一种用于区分并行计算系统的经典方法，包括SISD（单指令流单数据流）、SIMD（单指令流多数据流）、MISD（多指令流单数据流）和MIMD（多指令流多数据流）四种类型。MIMD因其灵活性和能够利用商品化微处理器的优势而成为通用多处理机系统结构的首选。 3. **MIMD系统**：这种系统允许每个处理器独立执行不同的指令流，处理不同的数据流，因此具有更高的灵活性。计算机机群系统是一种常见的MIMD实现形式。 4. **并行计算机结构分类**：根据处理器数量，MIMD计算机可分为两类：集中式共享存储器结构和分布式存储器结构。前者如SMP（对称式共享内存多处理器）和UMA（统一内存访问），后者则由多个包含处理器、存储器、I/O和互连网络接口的结点组成。 5. **集中式共享存储器结构**：在这种结构中，多个处理器通过大容量的Cache和总线共享单一物理存储器，如CPU0、CPU1、CPU2和CPU3所示。所有处理器对存储器的访问延迟相同。 6. **分布式存储器结构**：每个结点拥有自己的处理器、存储器、I/O和网络接口，降低了对全局存储器和网络带宽的需求，减少了访问延迟，但增加了处理器间的通信复杂性和延迟。 7. **优点与缺点**：分布式存储器结构优点在于减少了存储器和网络的带宽需求，提高了局部存储器访问速度。然而，它也带来了更复杂的处理器间通信问题和较高的访问延迟，这对并行程序设计和优化提出了挑战。 这篇课件详细阐述了多处理机系统的基础，包括其架构、分类以及优缺点，为理解并行计算和系统设计提供了基础。