文档介绍：第9章并行组织与结构
15 十一月 2017
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目录
体系结构中的并行性——掌握
多线程与超线程处理机——了解
多处理机——了解
多核处理机——了解
多核处理机实例——了解
体系结构中的并行性
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并行处理机的体系结构类型
指令流和数据流的不同组织方式:
单指令流单数据流(SISD) 代表机型是单处理机。
单指令流多数据流(SIMD) 代表机型是向量处理机。
多指令流单数据流(MISD) 这种结构从未实现过。
多指令流多数据流(MIMD) 代表机型是多处理机和机群系统。前者为紧耦合系统,后者为松耦合系统。
体系结构中的并行性
体系结构中的并行性
多处理并行机结构
体系结构中的并行性
并行处理机的组织和结构
计算机系统可以在不同的层次引入并行机制。
超标量处理机和超长指令字处理机:多发射、超标量、超长指令字
多处理机和多计算机:多处理机、多计算机、机群
多线程处理机
多核处理机(片上多处理机)
多线程与超线程处理机
2002年秋,英特尔公司推出一款采用超线程(Hyper Threading, HT)技术的Pentium 4处理机,原有的单个物理内核经过简单扩展后被模拟成两个逻辑内核。
指令级并行与线程级并行
超标量处理机的水平浪费与垂直浪费
垂直浪费 如:资源冲突会导致不能继续执行新指令
水平浪费 如:指令相关导致多条流水线中部分流水线被闲置
多线程与超线程处理机
硬件线程的概念
并行的概念就从指令级并行扩展至线程级并行
多线程处理机的具体的实现方法又可分为:
细粒度多线程(交错多线程)处理机
粗粒度多线程(阻塞多线程)处理机
同时多线程(Simultaneous Multithreading, SMT) 结合了超标量技术和细粒度多线程技术的优点,允许在一个时钟周期内,处理机可以执行来自不同线程的多条指令,因而可以同时减少水平浪费和垂直浪费。
多线程与超线程处理机
超线程处理机结构
超线程技术是同时多线程技术在其Intel系列处理机产品中的具体实现。 为了支持两个硬件线程同时运行,让每级流水线中的资源通过三种方式之一复用于两个线程: 复制、分区或共享。
多处理机
多处理机系统由多个独立的处理机组成,每个处理机能够独立执行自己的程序。
并行向量处理机(PVP)
对称多处理机(SMP)
大规模并行处理机(MPP)
分布共享存储器多处理机(DSM)