多处理机与多计算机系统：概念、分类与特点

"本资源主要探讨了计算机体系结构中的多处理机和多计算机系统，重点关注了多处理机的概念、分类、特点以及结构。" 在计算机体系结构中，多处理机和多计算机系统是实现并行计算的重要方式。第七章详细阐述了这一主题，特别是对于多处理机的概念进行了深入解析。多处理机是指两个或更多处理机，包括处理单元(PU)和控制单元(CU)，通过高速互连网络连接，共同在统一的操作系统管理下运行，实现指令的并行执行。这样的系统被归类为MIMD（Multiple Instruction Multiple Data）计算机，即每个处理机可以独立执行不同的指令流。 多处理机的分类有多种方式。首先，根据处理机之间的连接程度，可分为紧耦合和松耦合。紧耦合多处理机，如SMP（Symmetric MultiProcessing）多核处理器，处理机间通过公共硬件如存储器和I/O系统直接通信。而松耦合多处理机，如机群计算机和网络，处理机间通过通道、通信线路或消息传递系统间接通信。此外，还可根据是否共享主存储器，分为共享存储器和分布存储器系统；根据处理机是否相同，分为同构型、异构型和分布式系统。 多处理机系统有其独特特点，如结构灵活，适用于各种并行计算需求；能够实现任务级别的并行，但相对于并行处理机，识别并行性较为困难；支持并行任务派生，任务的分配和调度更为复杂；需要解决多处理机间的同步问题，以确保程序执行的正确性；最后，资源分配和进程调度在多处理机中显得尤为重要，因为处理机的数量和任务的需求可能会动态变化。 从存储器的视角，多处理机结构分为共享存储器结构和分布式存储器结构。在共享存储器结构中，所有处理机共享同一存储空间，通过存储器进行直接通信。这种结构简化了数据交换，但也带来了同步和一致性的问题。而分布式存储器结构则每个处理机拥有自己的局部存储器，通信主要依赖于消息传递，增加了系统复杂性，但提供了更大的灵活性。 多处理机和多计算机系统的设计和优化对于提高计算效率、解决大规模计算问题具有关键作用。理解这些概念和特性，对于理解和设计高效能的并行系统至关重要。