文档介绍：,计算技术的发展异常迅速,对人类活动的各个方面都产生了深刻的影响。伴随着计算机的迅猛发展,计算机应用日新月异,从科学计算到人类智能的模拟,对计算机的处理能力提出了越来越高的要求。提高计算机的处理能力一直是计算机发展的源动力。计算机科学家一直在追求三T(Trillion,万亿)目标,即:每秒一万亿次的运算速度,一万亿字节的存储容量,每秒一万亿字节的数据通信能力。这三个目标的每一个都是现有超级计算机性能的一千倍。在计算机问世后的数十年间,计算机始终沿袭着VonNeumann计算机结构的顺序操作方式。提高计算机的速度一直被认为是加快时钟频率。到70年代初,顺序运行速度的提高显著地减慢了,其主要原因是元器件的速度已接近物理极限。人们开始了新的探索。以Cray为代表的计算机科学家企图在这个瓶颈周围探索一条迂回道路。他们把器件更紧密地组合在一起以便最大限度地减少电讯号的传递距离,并采用了新的电路散热技术。同时,他们也采用了并行化技术。他们把CPU分成若干相互协作的子单元,并把这些子单元装配成一条计算流水线。这种方法导致了并行向量处理计算机系统的出现。CRAYRESEARCH公司的CRAY1和CRAY2计算机系统、日本NEC公司的SX-3计算机、日本富士通公司的VP-2600等都是并行向量处理系统的典型实例。,距离每秒一万亿次还相距甚远。日本的计算机制造者和CRAY寄希望于延用老的设计,使用***化镓芯片取代硅芯片,以取得更高的速度。***化镓芯片是以故障率高而昭著于世的。这种选择是一场代价昂贵的赌博。即使这种***化镓计算机能够成功,也只能达到20Gflops的速度,距离一万亿次计算速度还相差50倍。追求三T目标的另一种探索是增加计算机系统中处理器的数量。这种探索导致了大规模并行计算机(MPP)的出现。MPP计算机把大量的处理器集中在一起,以获得高速度。它把逻辑部件、存储器和通信网集成一体。通常,MPP计算机中的单个处理器的速度要比CRAY1的处理器慢,但是当我们把一个问题分解成许多子问题时,这个处理器集群就能以极高的速度来解决这个问题。第一台多处理器并行计算机Illiac是在1975年投入运行的。IlliacⅣ是一台由64个处理器组成的阵列式并行计算机。1982年,CRAYX-MP诞生。它把两台CRAY1处理器组合在一起。两个处理器共享一个公共存储器。两个处理器可以执行不同的指令流。CRAYX-MP是第一台超过CRAY1计算机的计算速度的超级计算机。1987年,DanielHillis的ConnectionMachine(CM)问世。CM计算机是一台彻底摆脱了VonNeumann结构的MPP计算机。CM计算机问世后不仅站住了脚,而且取得了举世瞩目的迅猛发展,CM1、CM2和CM5先后投入市场。CM计算机的出现使人们相信,具有数万、数十万个处理器的MPP计算机有可能达到三T目标。1990年以来,越来越多的多处理器并行计算机系统开始投入市场,如nCUBE、IPSC/2、Wavetracer、Multimax、Symmetry、FX/8、CRAYYMP、CM2、CM5等。目前多处理器并行计算机已经成为计算机领域的一场革命,推动了计算技术发展。。我们使用二维分类方法对并行计算机系统进行分类。。,即“存储器”维,把并行计算机系统分为两类。第一类是具有共享存储器的并行计算机。第二类是具有分布式存储器的并行计算机。“指令流/数据流”维把并行计算机系统分类为SISD、SIMD、MISD和MIMD四种并行计算机系统。下边我们以“指令流/数据流”为主,讨论各类并行计算机系统模型。存储器分布式存储器共享存储器指令流/。“单指令流单数据流”。SISD计算机系统由一个处理器、一个控制器和一个存储器系统组成。存储器系统由多个存储模块组成。这类计算机系统包括了所有单处理器计算机系统。具有流水线并行性的向量计算机也包括在这一类计算机中。。SISD计算机系统的处理器仅接收和处理单个指令流,而且这个指令流仅在一个数据流上执行。在SISD计算机的每步计算中,控制器向处理器发出一条指令,处理器在一个来自存储器的数据上执行这条指令。SISD计算机只有共享存储器一种类型。处理器对多个存储部件的存取由连接网络实现。实际上,SISD计算机是传统的VonNe