计算机体系结构-第6章-20201
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2022-08-08
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第六章 并行处理机和互联网络
6.1 并行处理机的原理
并行处理机是并行处理计算机中的一种重要结构， 它主要通过资源重复实现同时性并行。
并行处理 机也 称为 阵列处理机。
6.1.1 并行处理机的定义及特点
1. 并行处理机定义：
重复设置多个同样的处理单元（PE），并将它们按照 一定方式互相连接，在统
一的控制部件（CU） 作用下，各自对分配的数据并行地完成同一条指令所规定
的操作，实现操作级并行的 SIMD 计算机。
2. 并行处理机由五个部分组成：
一个控制器 CU 、多个处理单元 PE 、多个存储器模块 M 、一个互连网络 ICN、
一台输入输出处理机 IOP
�从 CU 看，指令是串行执行的。
�从 PE 看，数据是并行处理的。
3. 并行处理机的主要特点：
速度快、模块性好、可靠性高、效率低（与流水线、向量处理机相比）、依赖互
连网络和并行算法、需要有高性能的标量处理机。
�
a) 速度快 ，而且潜力大
b) 模块性好 ，生产和维护方便。
c) 可靠性高 ，容易实现容错和重构。
d) 效率低 （与流水线处理机、向量处理机等比较）。通常作为 专用计算机 ，
因此，在很大程度上依赖于并行算法。
e) 依赖于互连网络和并行算法。互连网络决定了 PE 之间的连接模式，也决
定了并行处理机能够适应的算法。
f) 需要有一台高性能的标量处理机。使向量计算与标量计算平衡。
6.1.2 阵列处理机基本构形与特点
1. 根据存储器组成方式的不同 阵列处理有 两种基本构形：
�分布式存储器 的阵列处理机 集中式共享存储器 的阵列处理机
2. 分布式存储器的阵列处理机：
a) 每个 PE 有自己的局部存储器 PEM；PEM 只能被本 PE 访问；
b) 整个系统在 CU 控制下运行；
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