文档介绍：:..计算机系统结构论文计算机系统结构中多处理机技术摘要:多处理机通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通信网络进行通信。利用多台处理机进行多任务处理,协同求解一个大而复杂的问题来提高速度,或者依靠冗余的处理机及其重组能力来提高系统的可靠性、适应性和可用行。该文介绍了微处理器的发展、多处理机的总线以及处理机系统中通信和存储技术的发展和两种特殊的多处理机系统结构。关键词:多处理机;体系结构;总线微电子技术和封装技术的进步,使得高性能的VLSI微处理器得以大批量生产,性能价格比不断合理,这为并行多处理机的发展奠定了重要的物质基础。计算机系统性能增长的根本因素有两个:一是微电子技术,另一个是计算机体系结构技术。五十年代以来,人们先后采用了先行控制技术、流水线技术、增加功能部件甚至多机技术、存储寻址和管理能力的扩充、功能分布的强化、各种互联网络的拓扑结构以及支持多道、多任务的软件技术等一系列并行处理技术,提高计算机处理速度,增强系统性能。多处理机体系结构是计算机体系结构发展中的一个重要内容,已成为并行计算机发展中人们最关注的结构。1微处理器的发展20世纪80年代中期,RISC精简指令集计算机,用20%指令的组合实现了CISC计算机指令系统不常用的80%指令的功能。在提高性能方面,RISC采用了超级流水线、超级标量、超长指令字并行处理结构;多级指令Cache;编译优化等技术,充分利用RISC的内部资源,发挥其内部操作的并行性,从而提高流水线的执行效率。20世纪80年代后期,RISC处理机的性能指标几乎以每年翻一番的速度发展,它对于提高计算机系统的性能和应用水平起着巨大的作用。目前,由Intel和HP两家公司联合开发的基于IA—64架构的Merced芯片,并由其共同定义的显式并行指令计算技术EPIC(puting),将为微处理器技术的发展带来突破性进展。EPIC技术主要指编译器在微处理器执行指令之前就对整个程序的代码作出优化安排,编译器分析指令间的依赖关系,将没有依赖关系的指令(最多3个)组成一“组”,由Merced内置的执行单元读入被分成组的指令群并执行。从理论上讲,EPIC可以并行执行3倍于执行单元数的指令。64位体系结构的Merced芯片还釆用了指令预测、数据预装等技术,可以显著地减少实际执行程序的长度,同时增强语句执行的并行性,经过代码的重组,程序的执行时间比基丁传统体系结构的微处理器儿乎减少了一半;更加不同凡响的是,可以消除分支预测错误的三分之二。IA-64微处理器具有128个通用寄存器以及128个浮点寄存器,而目前基于RISC的微处理器通常只有32个寄存器。它还具有更为丰富的与大量寄存器相连的附属功能部件,使得其应用更为广泛,同时内部各功能部件之间的可伸缩性扩展了机器的“宽度”,提高了系统的性能。容量更大的Cache以及更多的读写端口,使得基于IA—64微处理器的速度不再受到存储延迟的限制。EPIC设计的Merced芯片可并行处理十几个运算,而当今最优秀的芯片也只能并行处理4个运算操作。EPIC芯片用并行方式执行任务而不用顺序执行,这将使其速度比现在的CISC和RISC芯片至少快两倍。