大规模并行处理机系统结构深度解析

"大规模并行处理机－－-系统结构ppt" 这篇文档主要探讨了大规模并行处理机（MPP）的系统结构及相关概念，涵盖了从基本定义到具体组件的多个层面。MPP是一种能够同时执行大量独立计算任务的计算机系统，通常用于高性能计算和大数据分析。 **1. 计算机系统结构定义** 计算机系统结构定义了程序员所看到的计算机系统的属性，包括其概念性结构和功能特性。这一定义最早由Amdahl在1964年提出，它强调了程序员为了在特定计算机上编写能够正确运行的程序所需要了解的系统属性。 **2. 计算机系统层次结构** 计算机系统有多个层次，从硬件实现的第0级到软件实现的第6级。第0级是硬联逻辑，第1级是微程序控制，第2级是传统的指令系统，第3级是操作系统，第4级是汇编语言，第5级是高级语言，而第6级是应用语言。不同层次对应着不同用户群体，如硬件设计员、逻辑设计员、系统操作员、汇编语言程序员等。 **3. 虚拟机概念** 虚拟机是指由软件实现的机器，它允许不同级别的抽象，让不同类型的用户在各自的层面上理解和使用计算机。操作系统可以被视为运行在第2级上的解释程序，它为上层的汇编语言、高级语言以及应用软件提供服务。 **4. 指令系统和存储系统** 指令系统是计算机硬件和软件之间的接口，定义了计算机能执行的基本操作。存储系统包括主存储器和辅助存储器，它们负责数据和指令的存储及访问。 **5. 输入输出系统** 输入输出系统（I/O系统）连接了计算机与其他设备，如打印机、磁盘机、终端等，使得数据能够进出计算机。 **6. 标量处理机和向量处理机** 标量处理机执行单个指令流，并行处理单个数据。向量处理机则可以同时处理多个数据元素，提高了处理速度，尤其适合科学计算。 **7. 互连网络** 互连网络是连接并行处理机中各个处理器的关键部分，它决定了数据如何在系统中高效传输。不同的互连网络结构（如总线、交叉开关、环形网络等）影响着系统的性能和可扩展性。 **8. 并行处理机和多处理机** 并行处理机和多处理机都是为了提高计算效率而设计的，它们通过多个处理器协同工作。并行处理机更侧重于任务的分解和并行化，而多处理机则更关注多处理器间的协调和通信。 **9. 计算机系统结构的发展** 随着技术的进步，计算机系统结构经历了从单处理器到多处理器、从共享内存到分布式内存、从紧耦合到松耦合的演变，以适应不断增长的计算需求和复杂性。 这份文档深入探讨了计算机系统结构的核心组成部分和设计原则，对于理解大规模并行处理机的工作原理及其在高性能计算中的应用具有重要意义。