“计算机组成原理”电子教案(第9章).ppt

计算机组成原理
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第9章并行计算机系统
并行性的概念
向量处理机
阵列处理机
多处理机系统
机群系统
网格计算
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计算机系统性能和容量的快速增长,除了归功于底层VLSI技术的发展之外,另一个重要因素在于计算机体系结构的不断改进,而并行性则是其中的一个主要方面
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并行性的概念
并行性分类
提高并行性的技术途径
并行性的发展
并行计算机体系结构分类
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所谓并行性,是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性
它包括同时性与并发性两种含义
同时性(Simultaneity)是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生
并发性(Concurrency)是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生
所谓并行计算(puting)是指通过网络相互连接的两个以上的处理机相互协调工作,同时计算同一个任务的不同部分
从而提高问题求解速度,或者求解单机无法解决的大规模问题
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并行计算的目的
⑴提高速度
对于一个固定规模的问题,采用并行计算技术可以使求解时间更少
现在的微型机也开始借助于流水线技术、多核技术等并行计算技术来提高系统的速度
⑵扩大问题求解规模
由于器件本身的限制,任何单处理器的速度不能超过某个上限
要突破这个上限,必须采用并行计算技术
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并行计算的应用领域主要包括:
⑴科学和工程计算
⑵商业计算
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⑴科学和工程计算
在计算领域,计算机被用来模拟那些要么不可能、要么需花费很大代价才能观测到的物理现象
并行体系结构已经成为科学计算的中流砥柱
物理、化学、材料科学、生物学、天文学、地球物理等科学领域的研究都离不开并行计算
对物理现象建模的工具也被应用到工程应用中
如石油(油藏模拟)、汽车(碰撞模拟、牵引分析、燃料效益)、航空(气流分析、引擎效率、结构力学、电磁学)、制药学(分子建模)等
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⑵商业计算
商业计算在高端领域也要借助于并行体系结构
早在20世纪60年代中期,多处理器就在商业计算的高端市场上崭露头角
在这个领域,计算机系统的速度和容量直接反映了系统能够支持的商业规模
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并行性分类
计算机系统中的并行性有不同的等级
从处理数据的角度看,并行性等级从低到高可分为:
⑴字串位串
同时只对一个字的一位进行处理
这是最基本的串处理方式,不存在并行性
⑵字串位并
同时对一个字的全部位进行处理,不同字之间是串行的
这里已开始出现并行性