并行计算机体系结构.ppt

并行计算机体系结构是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到如何设计和构建能够同时处理多个计算任务的系统。这种体系结构的目的是通过将大型计算问题分解为较小的部分，然后在多个处理器上并行处理这些部分，以提高计算效率和速度。 在Lecture 15中，我们看到并行计算机体系结构被分为几种主要类型，如SMP（Symmetric Multi-Processing）、MPP（Massively Parallel Processing）和机群。SMP系统中，多个处理器共享同一内存空间，而MPP和机群则依赖于消息传递进行节点间的通信。机群的特点在于其由一组独立的计算机（节点）组成，这些节点可能是工作站、个人电脑或SMP机器，通过商品化的网络（如以太网、FDDI、ATM等）互连，并且每个节点都有自己的操作系统和本地磁盘。 机群和分布式系统的区别在于，机群通常具有更紧密的耦合度和同构性，这意味着所有节点通常使用相似的硬件和操作系统。此外，机群可以表现为一个单一的计算资源，用于并行计算任务，而分布式系统则更加多样化，包含不同类型的计算机。 理想中的机群体系结构包括以下几个关键组成部分： 1. 多个高性能节点：作为计算的基础，它们可以是PC、工作站或SMP系统。 2. 操作系统：每个节点运行自己的操作系统，可能期望是同构的。 3. 机群中间层：提供单一系统映像和系统可用性服务，如单一的文件系统、作业管理系统和高可用性服务。 4. 高速互连网络：如千兆以太网、Myrinet或InfiniBand，用于节点间的高速通信。 5. 快速通信协议和服务：如Active Message（AM）或Fast Message（FM），以优化节点间的数据传输。 6. 并行编程环境和工具：如MPI、PVM、Java等，帮助开发并行应用程序。 7. 应用程序：包括并行和串行应用程序，能够在机群环境中运行。 系统可用性是衡量并行计算机系统性能的重要指标，包括可靠性、可用性和可维护性。可靠性指的是系统无故障运行的平均时间，可用性是指系统正常运行时间占总时间的比例，而可维护性则关注系统故障后恢复所需的时间。故障屏蔽（Failover）是一种提高可用性的技术，当某个组件故障时，其他组件能够接管其功能，确保系统的连续运行。 学习并行计算需要理解并行计算机体系结构的基本概念、不同类型的并行系统、机群的特性以及提高系统可靠性和可用性的策略。掌握这些知识对于提升大规模计算任务的效率和构建高效能的计算平台至关重要。