【计算机组成原理】计算机系统结构笔记（8）：并行处理机

200803本篇是郑纬民《计算机系统结构》的读书笔记，欢迎各位路过指正！今天是第八章：并行处理机。

8. 并行处理机

8.1 并行处理机模型

• 三条技术途径：资源重复、时间重叠、资源共享。

• 并行处理机：多个处理部件PU按照一定方式互连，在同一个控制部件CU控制下，对各自的数据完成同一条指令规定的操作。从CU看，指令是串行执行的，从PU看，数据是并行处理的。

• 并行处理机的操作模型可用五元组M＝(N，C，I，M，R)表示。N为PE个数。C为控制部件CU执行的指令集，包括标量指令和程序控制指令。I为所有PE并行执行的指令集。M为屏蔽操作集，将PE划分为允许操作和禁止操作两个子集。R是数据寻径集，互连网络中PE间通信所需要的各种模式。

8.2 并行处理机结构

• 一台并行处理机由五个部分组成：多个处理单元PE，多个存储器模块M，一个控制器CU，一个互连网络ICN，一台输入输出处理机IOP。
• 并行处理机有两种典型结构：分布存储器并行处理机，共享存储器并行处理机。

  • 分布存储器并行处理机：CU是控制部件。对于标量指令，在CU中直接执行；对于向量指令，CU把它广播到各个PE中去执行。IOP是输入输出处理机，或称为主机。分布式存储器并行处理机必须依靠并行算法来提高PE的利用率。
    

  • 共享存储器并行处理机：共享多体并行存储器SM通过互连网络与各处理单元PE相连。存储模块的数目等于或略大于处理单元的数目。

• 并行处理机的特点：速度快、模块性好、可靠性高、效率低。

• 并行处理机的两个发展方向：保留阵列结构，但每个处理单元的规模减小；去掉阵列结构和分布存储器。

• 并行处理机特别依赖于并行算法。并行算法的一个关键是提高向量化的程度。 充分利用互连网络的结构。