计算机系统结构自考复习：并行与多处理技术详解

计算机系统结构是信息技术领域的重要组成部分，它涉及到计算机硬件设计中的基本概念和技术。在自考复习资料中，第一章详细讲解了计算机系统的并行处理层次和不同的并行模式。首先，从处理数据的角度来看，主要有以下几种并行级别： 1. **位串/字串（Single Instruction Multiple Data，SIMD）**：这种模型下，指令部件控制多个操作部件，每个部件处理一个数据元素，适用于大量单数据类型的计算，如向量和数组操作。常见的例子有阵列处理机（如STARAN和MPP）以及某些SIMD架构的处理器。 2. **位片串/字并（Vector Architecture）**：这是一种结合了SIMD和并行存储器操作的架构，如相联处理机，能在一个内存周期内处理大量数据。 3. **全并行（Full Parallelism）**：例如阵列处理机ILLIACIV，所有处理单元同时独立工作，不依赖于指令流水线。 从加工信息的角度看，不同层次的并行性包括： - **存储器操作并行**：通过优化访问模式（如单体多字、多体单字或多体多字）、按内容访问方式以及位片串/字并或全并行，实现存储器中多个数据的并发访问。 - **处理器操作步骤并行**（流水线处理机）：通过时间错开操作步骤，提高硬件效率，如指令流水线设计，使得处理器能够连续处理多个阶段的任务。 - **处理器操作并行**：一个指令部件控制多个处理单元，支持对多个数据的并发操作，常见于阵列处理机。 - **指令、任务、作业并行（Multiple Instruction Multiple Data, MIMD）**：多处理机系统如多核CPU，计算机网络和分布式处理系统等，每个独立处理机执行各自的任务，实现并行执行。 开发并行性的途径主要包括： - **时间重叠（Time Interleaving）**：如流水线设计，通过时间调度让多个操作交替进行，提高执行效率。 - **资源重复（Resource Replication）**：如阵列处理机，复制处理单元来执行同一指令的不同部分。 - **资源共享（Resource Sharing）**：通过软件或硬件机制，让多个用户或进程共享资源，如多处理机环境下的多任务调度。 总结来说，自考计算机系统结构考前复习资料涵盖了计算机系统的基础理论，重点介绍了并行处理的不同层次和策略，以及如何通过技术手段提升系统性能，这对于理解和掌握计算机硬件设计原理具有重要意义。备考者应深入理解这些概念，并结合实例进行学习和练习，以确保考试中的优异表现。