并行计算机访存模型简介

并行计算机访存模型简介 并行计算机访存模型是并行计算体系结构的关键组件之一。它涉及到计算机系统结构的分类、并行性技术、并行计算机访存模型的简介和分类等方面。 一、计算机系统结构的分类 计算机系统结构可以根据指令流和数据流的组织方式分类。弗林（Flynn）分类法将计算机系统结构分为四类： 1. 单指令流、单数据流（SISD）：这是一个单处理器，执行单个指令流和单个数据流。 2. 单指令流、多数据流（SIMD）：同一指令流被多个处理器执行，每个处理器执行不同的数据流。 3. 多指令流、单数据流（MISD）：多个指令流被执行，每个指令流被不同的处理器执行，但共享同一个数据流。 4. 多指令流、多数据流（MIMD）：每个处理器执行自己的指令流和数据流。 二、并行性技术 并行性技术是提高计算机系统性能的主要手段。并行性技术可以分为四种： 1. 时间并行：多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转时间而赢得速度。 2. 空间并行：通过重复设置硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。 3. 时间并行+空间并行：在计算机系统中同时运用时间并行和空间并行技术。 4. 资源共享：多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备，以提高计算机设备的利用率。 三、并行性的概念 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。它包括同时性和并发性两种含义。 1. 同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生。 2. 并发性：两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生。 计算机系统中的并行性可以分为不同的等级，从处理数据的角度看，可以分为： 1. 字串位串：同时只对一个字的一位进行处理。 2. 字串位并：同时对一个字的全部位进行处理。 3. 字并位串：同时对许多字的同一位进行处理。 4. 全并行：同时对许多字的全部位进行处理。 从执行程序的角度看，计算机系统中的并行性可以分为： 1. 指令内部并行：一条指令执行时各微操作之间的并行。 2. 指令级并行：并行执行两条或多条指令。 3. 任务级或过程级并行：并行执行两个以上过程或任务。 4. 作业或程序级并行：并行执行两个以上作业或程序。 四、单机系统中并行性的发展 在发展高性能单处理机过程中，时间重叠原理起着主导作用。实现时间重叠的物质基础是“部件功能专用化”，即把一件工作按功能分割为若干相互联系的部分，把每一部分指定给专门的部件完成；然后按时间重叠原理把各部分执行过程在时间上重叠起来，使所有部件依次分工完成一组同样的工作。