多处理器的基本概念

SISD 单指令流丹数据流

各指令序列只能并发，不能并行，每条指令处理一两个数据

不是数据级并行技术

硬件：由一个处理器和一个主存储器组成

若采用指令流水线，需要设置多个功能部件，采用多模块交叉存储

SIMD单指令流多数据流

各指令序列只能并发，不能并行，但是每条指令可同时处理多个具有相同特征的数据

是一种数据级并行技术

硬件：一个指令控制部件（CU）多个处理单元/执行单元（比如ALU）+多个局部存储器+一个主存储器

每个执行单元由各自的寄存器组，局部存储器，地址寄存器

不通执行单元执行同一条指令，处理不同数据

这个结构常用与古早的显卡

MISD多指令流单数据流

同一时间内多个指令并行执行，处理同一个数据，现实不存在这种计算机

MIMD多指令流多数据流

各指令序列可以并行执行，分别处理多个不同的数据

是一种线程级并行，甚至是线程级以上的并行技术

进一步分类还可以分为

多处理器系统

特点：多个处理器之间，可以通过load/store指令，访问同一个主存储器，可通过主存互相传输数据

硬件：一台计算机内，包含多个处理器和一个主存储器

多个处理器共享单一的物理地址空间

多计算机系统

各计算机之间，不能通过load/store指令直接访问对方的存储器，只能通过消息传递，互相传送数据

硬件：由多台计算机组成，有多个处理器+多个主存储器

每一台计算机拥有各自的私有存储器，物理地址相互独立（计算机网络）

向量处理机（SIMD变体）

一条指令的处理对象是“向量”

擅长对向量型数据并行计算，浮点数运算，常被用于超级计算机中，处理科学研究中巨大运算量

硬件：多个处理单元，多组向量存储器

主存储器应采用多个端口同时读取的交叉多模块存储器

主存储器大小限定了机器的解题规模，因此要有大容量的集中式主存储器

多处理器系统

多处理器系统也被叫做共享内存多处理器或者多核处理器

	细粒度多线程	粗粒度多线程	同时多线程
指令发射	各个时钟周期轮流发射多个线程的指令	连续几个时钟周期，都发送同一个线程的指令序列，流水线阻塞时，切换到另一个线程	一个时钟周期内，同时发射多个线程的指令
线程切换频率	每个时钟周期切换一次线程	只有流水线阻塞时才切换一次线程
线程切换代价	低	高，需要重新载入流水线
并行性	指令级并行，线程间不并行	指令级并行，线程间不并行	指令级并行，线程间并行