并行体系结构
计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。并行性是指计算机系统具有可以同时进行多于两个运算或操作。并行体系结构是指许多指令能同时进行的体系结构,一般从时间和空间两方面考虑。
基本信息
- 中文名
并行体系结构
- 外文名
Parallel architecture
- 学科
计算机
- 定义
许多指令能同时进行
- 分类
Flynn分类法、冯式分类法
- 领域
体系结构
结构介绍
并行体系结构出现主要因为随着各个领域对高性能计算的要求越来越高,尤其是多媒体领域大数据量高实时性的需求,使得传统的单处理器体系结构已经很难适应大规模并行计算的需求,于是多处理器并行体系结构逐渐成为研究的热点。1
多种级别的并行度现在已经成为计算机设计的推动力量,而能耗和成本则是主要约束条件。应用程序中主要有以下两种并行。
(1) 数据级并行(DLP),它的出现是因为可以同时操作许多数据项。
(2) 任务级并行(TLP),它的出现是因为创建了一些能够单独处理但大量采用并行方式执行的工作任务。
计算机硬件又以如下4种主要方式来开发这两种类型的应用并行。
(1) 指令级并行在编译器的帮助下,利用流水线之类的思想适度开发数据级并行,利用推理执行之类的思想以中等水平开发数据级并行。
(2) 向量体系结构和图形处理器(GPU)将单条指令并行应用于一个数据集,以开发数据级并行。
(3) 线程级并行在一种紧耦合硬件模型中开发数据级并行或任务级并行,这种模型允许在并行线程之间进行交互。
(4) 请求级并行在程序员或操作系统指定的大量去耦合任务之间开发并行。
并行体系结构有以下五种访存模型:均匀访存模型(UMA)、非均匀访存模型(NUMA)、全高速缓存访存模型(COMA)、一致性高速缓存非均匀存储访问模型(CC-NUMA)和非远程存储访问模型(NORMA)。
并行性
同时性:两个或两个以上的事件在同一时刻发生。
并发性:两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生。
分类
⑴从处理数据的角度看,并行性等级从低到高可分为四类。
字串位串
同时只对一个字的一位进行处理。这是最基本的串行处理方式,不存在并行性。
字串位并