多处理机体系结构与通信模型详解

第7章深入探讨了多处理机系统，这是计算机体系架构中的一个重要主题，主要关注于不同类型的并行计算机体系结构、多处理器设计以及通信模型。首先，7.1节介绍了并行计算机的分类，包括单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数据流(SIMD)、多指令流单数据流(MISD)和多指令流多数据流(MIMD)。MIMD因其灵活性和能够充分利用微处理器性价比的优势，已经成为通用多处理机体系结构的首选。 MIMD机器根据处理器数量和存储器结构被分为两类：集中式共享存储器结构，如SMP (Symmetric Shared Memory Multi-Processor) 或 UMA (Uniform Memory Access) 架构，这种体系结构的特点是所有处理器共享同一内存，适合处理大部分数据交换。然而，分布式存储器结构，如每个节点包含处理器、内存和I/O，虽然提供更高的灵活性，但通信复杂度增加，需要高性能的互连网络，比如簇或超结点，通过减少远程访问来优化带宽需求。 7.1.2部分着重于通信模型和存储器结构模型。地址空间组织方案有两种：一是物理上独立的存储器在逻辑上作为一个共享空间，这称为分布式共享存储器(DSM)，如NUMA (Non-Uniform Memory Access) 体系结构，它平衡了不同节点的内存访问性能。另一种是每个处理器有自己的独立地址空间，类似于多个小型计算机，它们之间通过特定机制间接通信。 总结来说，第7章涵盖了多处理机系统的关键概念，包括体系结构的多样性、性能优化策略以及通信模型的设计，这对于理解现代高性能计算和分布式计算环境至关重要。通过了解这些原理，工程师们可以更好地设计和实现高效的多核和多处理器系统。