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单处理器系统和多处理器系统介绍
作者：佚名 责任编辑：admin 更新时间：2022-06-22
早期的计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器。程序员编写串行执行的代码，让其在CPU上串行执行，甚至每一条指令的执行也是串行的(取指令、取操作数、执行操作、存储结果)。
为提高计算机处理的速度，首先发展起来的是联想存储器系统和流水线系统，ghost win7前者提出了数据驱动的思想，后者解决了指令串行执行的问题，这两者都是最初计算机并行化发展的例子。随着硬件技术的进步，并行处理技术得到了迅猛的发展，计算机系统不再局限于单处理器和单数据流，各种各样的并行结构得到了应用。目前计算机系统可以分为以下4类。
(1)单指令流单数据流(SISD)。一个处理器在一个存储器中的数据上执行单条指令流。
(2)单指令流多数据流(SIMD)。单条指令流控制多个处理单元同时执行，每个处理单元包括处理器和相关的数据存储，一条指令事实上控制了不同的处理器对不同的数据进行操作。向量机和阵列机是这类计算机系统的代表。
(3)多指令流肀数据流(MISD)。一个数据流被传送给一组处理器,通过这一组处理器卜.的不同指令操作最终得到处理结果。该类计算机系统的研究尚在实验室阶段。
(4)多指令流多数据流(MIMD)。多个处理器对各自不同的数据集同时执行不同的指令流。可以把MIMD系统划分为共享内存的紧密耦合MIMD系统和内存分布的松散耦合MIMD系统两大类。
根据处理器分配策略，紧密耦合M1MD系统可以分为主从式系统(Main/Slave Multiprocessor)和对称式系统(Symmetric Multiprocessor,SMP)两类。
主从式系统的基本思想是:在一个特別的处理器上运行操作系统内核，其他处理器上则运行用户程序和操作系统例行程序，内核负责分配和调度各个处理器，并向其他程序提供各种服务(如输人输出)。这种方式实现简单，但是主处理器的崩溃会导致整个系统的崩溃，并且极可能在主处理器上形成性能瓶颈。
在对称式多处理器系统中，操作系统内核可以运行在任意一个处理器上，每个处理器都可以自我调度运行的进程和线程，并且操作系统内核也被设计成多进程或多线程，内核的各个部分可以并行执行。对称多处理器是迄今开发出的最为成功的两种并行机之一。有一种SMP机最多可支持64个处理器，多个处理器之间采用共享主存储器。SMP机有对称性、单一地址空间、低通信延迟和一致的高速缓存等特点，具有高可靠性、可扩充性、易伸缩性。这一系统中的任何处理器都可以访问仟何存储单元及I/O设备;处理器之间的通信代价很低，而并行度较高。共享存储器中只保存一个操作系统和数据库副本，既有利于动态负载平衡，又有利于保证数据的完整性和一致性。几乎所有的大型计算机硬件制造商，如DEC、HP、IBM、SUN、SGI都生产SMP机，主要用于联机分析处理、数据库和数据仓库等。
在松散耦合MIMI〕系统中，每个处理单元都有一个独立的内存储器，各个处理单元之间通过设定的线路或网络通信，多计算机系统和集群(Cluster)系统都是松散耦合MIML)系统的例子。
集群系统是迄今开发出的另一种最为成功的并行机。它是一组互连的完整计算机，在运行时共同构成统一的计算资源，给人以一台机器的感觉。集群系统的配置一般奋两种方法，一是各个节点计算机带磁盘，二是多个节点计算机共享RAID磁盘。在集群系统中，每一台计算机都是一个完整的节点，离开集群后自己可以独立工作，所以一个节点的失败并不意味着服务的失败，从而使集群系统具备很好的容错性。集群系统还具有很好的可伸缩性，用户开始可以在一个适度大小的系统上工作，随着需求的增加，集群系统可以被方便地扩展，直到具有数十或数百个节点。集群系统的性能价格比也很好，使用计算机集群，能够用比较低的价格，番茄花园win7获得与一台大型计算机相同或更大的计算能力。
今天，大多数通用操作系统既支持简单的单处理器计算机系统，又支持SMP系统和集群系统。
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