并行处理机和多处理机
服务器三大体系SMPNUMAMPP介绍
服务器三大体系S MPNUMAMPP介绍摘要：从系统架构来看，目前的商用服务器大体能够分为三类，即对称多处理器结构、非一致存储访问结构与海量并行处理结构。
SMP（SymmetricMu1ti-Processor）所谓对称多处理器结构，是指服务器中多个CPU对称工作，无主次或者从属关系。
各CPU 共享相同的物理内存，每个CPU访问内存中的任何地址所需时间是相同的，因此SMP也被称之一致存储器访问结构（UMA：UniformMemoryAccess）.,对SMP服务器进行扩展的方式包含增加内存、使用更快的CPU、增加CPU、扩充1/0（槽口数与总线数）与添加更多的外部设备（通常是磁盘存储）。
SMP服务器的要紧特征是共享，系统中所有资源（CPU、内存、I/O等）都是共享的。
也正是由于这种特征，导致了SMP服务器的要紧问题，那就是它的扩展能力非常有限。
关于SMP服务器而言，每一个共享的环节都可能造成SMP服务器扩展时的瓶颈，而最受限制的则是内存。
由于每个CPU务必通过相同的内存总线访问相同的内存资源，因此随着CPU数量的增加，内存访问冲突将迅速增加，最终会造成CPU资源的浪费，使CPU性能的有效性大大降低。
实验证明，SMP服务器CPU利用率最好的情况是2至4个CPU。
NUMA(Non-UnifornιMemoryAccess)由于SMP在扩展能力上的限制，人们开始探究如何进行有效地扩展从而构建大型系统的技术，NUMA就是这种努力下的结果之一°利用NUMA技术，能够把几十个CPU（甚至上百个CPU）组合在一个服务器内。
其CPU模块结构如图2所示：图2.NUMA服务器CPU模块结构但NUMA技术同样有一定缺陷，由于访问远地内存的延时远远超过本地内存，因此当CPU数量增加时，系统性能无法线性增加。
如HP公司公布SUPerdome服务器时，曾公布了它与HP其它UNIX服务器的相对性能值，结果发现，64路CPU的Superdome（NUMA结构）的相对性能值是20,而8路N4000（共享的SMP结构）的相对性能值是6.3。
并行计算体系结构课件.doc
并行计算或称平行计算是相对于串行计算来说的；所谓并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行。
吋间上的并行就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。
并行计算科学中主要研究的是空间上的并行问题。
空间上的并行导致了两类并行机的产牛，按照Flynn的说法分为：单指令流多数据流(SIMD)和多指令流多数据流(MIMD)。
我们常用的串行机也叫做单指令流单数据流(SISD)。
MIMD类的机器又可分为以下常见的五类：并行向虽处理机(PVP),对称多处理机(SMP),大规模并行处理机(MPP),工作站机群(COW),分布式共享存储处理机(DSM)o单指令流多数据流:英文SIMD就是指Single Instruction Multiple Data,它用一个控制器來控制多个处理器，同时对一组数据(乂称“数据向量”)屮的每一个分别执行相同的操作来实现空间上的并行性——在微处理器屮实现的SIMD则是一个控制器控制多个平行的处理微元，例如Intel 的MMX或SSE,以及AMD的3D Now!技术。
多指令流多数据流：多指令流多数据流的英文是"Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream1*,它使用多个控制器来异步地控制多个处理器，从而实现空间上的并行性。
并行处理机pvp:并行向量处理机最大的特点是系统中的CPU是专门定制的向量处理器(VP)O系统述提供共享存储器以及与VP相连的高速交叉开关。
对称多处理机(SMP):对称多处理机(Symmetric Multiprocessor)最主要的特征是系统的对称性，即每个处理器可以以同等代价访问各个共亨存储器。
显然，SMP的访存模型一定是均匀访存模型(UMA)的。
kkkk优点是并行度很高，但是由于系统总线的带宽是有限的，故处理器的数冃是受限的。
大规模并行处理机(MPP):大规模并行处理机(Massively Parallel Processor)中，每一个节点由商品(微处理器)，局部存储器(分布式存储器)及网络接口电路构成；节点间以定制的高速网络互联。
2022年东北林业大学数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年东北林业大学数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案）一、选择题1、在计算机系统设计中，比较好的方法是( )A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计2、计算机组成设计不考虑（）A.专用部件设置B.功能部件的集成度C.控制机构的组成D.缓冲技术3、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（）四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机4、汇编语言程序经（）的（）成机器语言程序。
A.编译程序，翻译B.汇编程序，翻译C.汇编程序，解释D.编译程序，解释5、推出系列机的新机器，不能更改的是( )A.原有指令的寻址方式和操作码B.系统总线的组成C.数据通路宽度D.存贮芯片的集成度6、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级7、在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。
A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计8、下列说法正确的是（）A."一次重叠"是一次解释一条指令B."一次重叠"是同时解释相邻两条指令C.流水方式是同时只能解释两条指令D."一次重叠"是同时可解释很多条指令9、全相联地址映象是指（）。
A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入10、以下说法中，不正确的是,软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会：( )A.提高解题速度B.提高硬件利用率C.提高硬件成本D.减少所需要的存贮器用量二、填空题11、Cache存贮器地址映象大多采用________映象或________映象，以利于实现。
并行机紧耦合松耦合系统原理构成以及存储体系结构
并行机紧耦合松耦合系统原理构成以及存储体系结构姓名：________________________班级：________________________学号：________________________并行机紧耦合松耦合系统原理构成以及存储体系结构摘要计算机发展的趋势是越来越先进，越来越高级。
从数据处理、信息处理到知识处理，最终到智能处理，每前进一步，都要求增强计算机系统的处理能力。
计算机发展的历史表明：为了达到高性能，除了必须提高元器件的速度外，系统结构的改进是另一种重要途径，特别是当元器件的速度达到极限时，改进系统结构就成为问题的焦点。
对此，了解紧耦合松耦合系统原理构成以及存储体系结构十分重要。
AbstractTrends in computer development is more advanced, more and more advanced. From the data processing, information processing to knowledge processing, eventually to the intelligent processing. Every step, require enhanced processing capabilities of the computer system .The history of computer development shows that in order to achieve high performance,in addition to the need to improve the speed of external components. Improved system architecture is another important way. In particular, when the speed limit is reached components.Improved system architecture has become the crux of the problem. Therefore，learn tightly coupled and loosely coupled systems theory constitutes storage architecture is very important.关键字：紧耦合；松耦合；存储体系；Cache一致性一．多处理机系统多处理机系统是由多台处理器组成的计算机系统。
2022年成都理工大学计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年成都理工大学计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、系列机软件应做到( )。
A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力争向上兼容C.向前兼容，并向下兼容D.向后兼容，力争向下兼容2、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（）四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机3、全相联地址映象是指（）。
A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入4、Cache存贮器常用的地址映象方式是( )。
A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象5、以下说法不正确的是( )A.线性流水线是单功能流水线B.动态流水线是多功能流水线C.静态流水线是多功能流水线D.动态流水线只能是单功能流水线6、传统机器语言机器级，是用（）来（）机器指令。
A.硬件，翻译B.编译程序，翻译C.微指令程序，解释D.微指令程序，翻译7、与流水线最大吞吐率高低有关的是( )A.各个子过程的时间B.最快子过程的时间C.最慢子过程的时间D.最后子过程的时间8、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率9、推出系列机的新机器，不能更改的是( )A.原有指令的寻址方式和操作码B.系统总线的组成C.数据通路宽度D.存贮芯片的集成度10、下列说法中不正确的是( )A.软件设计费用比软件重复生产费用高B.硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现C.硬件的生产费用比软件的生产费用高D.硬件的设计费用比软件的设计费用低二、判断题11、要使线性流水线的实际吞吐率接近于理想的最大吞吐率，应将子过程数分得越多越好。
自考计算机科学与技术之系统结构填空题
1. 问题中具有可同时进行运算或操作的特性称为___。
答案：并行性2. 多处理机要实现的是更高一级的___、___间的并行处理。
答案：作业任务3. 多级立方体网络采用___和___两种控制方式。
答案：级控制部分级控制4. 在主、辅存之间增加一级电子磁盘，使___不会过大，有利于降低___，以获得同样的e。
答案：r 对H的要求5. 自定义数据的表示形式有两种，它们是___和___。
答案：标志符数据表示数据描述符6. 流水线按处理级别可分为部件级___、___和三种。
答案：系统级处理机级7. 在层次化存储系统中，___是最高层次的存储部件。
答案：Cache8. 开发计算机系统的并行性，一般采用___、___和___这三种方法。
答案：资源共享时间重叠资源重复9. 访Cache的时间一般是访主存时间的___至___。
答案：1411010. 数据描述符主要用于描述___、___、___等成块的数据。
答案：向量数组记录11. 使用多处理机的主要目的是用多个处理机___执行多个任务来提高___。
答案：并发，解题速度12. 指令的操作码优化编码方法有___和___。
答案：哈夫曼编码，扩展编码（次序可换）13. 在可表示浮点数的负数区间，规格化浮点数的最大负数值由尾数的___与阶码的___组合而成。
答案：最大负数值，最小负数值14. 输入输出系统的发展经历了三个阶段，对应于三种方式，即___、直接存储器访问(DMA)及___方式。
答案：程序控制I/O，I/O处理机15. Cache存储器系统是由___和___构成的二级存储系统。
答案：Cache,主存（次序可换）16. 解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、___和___三个部分。
答案：分析，执行17. 分布式存储器结构的并行处理机的每个处理单元PE都有自己的___存储器，只能被___直接访问。
答案：局部，本处理单元18. 程序员编程用的地址是___，主存物理地址是程序在主存中的___。
2022年南京师范大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)
2022年南京师范大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、对机器语言程序员透明的是( )。
A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码2、输入输出系统硬件的功能对（）是透明的。
A.操作系统程序员B.应用程序员C.系统结构设计人员D.机器语言程序设计员3、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（）四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机4、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级5、目前，MO由（）实现，M1用（）实现，M2至M5大多用（）实现。
A.软件，固件，硬件B.固件，软件，硬件C.硬件，软件，固件D.硬件，固件，软件6、计算机系统结构不包括（）A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示7、外部设备打印机适合于连接到( )。
A.数组多路通道B.字节多路通道C.选择通道D.任意一种通道8、IBM360/91属于（）A.向量流水机B.标量流水机C.阵列流水机D.并行流水机9、高级语言程序经（）的（）成汇编语言程序。
A.编译程序，翻译B.汇编程序，翻译C.汇编程序，解释D.编译程序，解释10、对汇编语言程序员透明的是（）A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断11、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率12、下列说法正确的是（）A."一次重叠"是一次解释一条指令B."一次重叠"是同时解释相邻两条指令C.流水方式是同时只能解释两条指令D."一次重叠"是同时可解释很多条指令13、组相联映象、LRU替换的Cache存贮器，不影响Cache命中率的是( )A.增加Cache中的块数B.增大组的大小C.增大主存容量D.增大块的大小14、在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是（）A.“执行”指令B.“访管”指令C.“启动IO”指令D“测试与置定”指令15、以下说法中，不正确的是（）。
并行计算
+ + + +
为利用并行计算，通常计算问题表现为以下特征： （1）将工作分离成离散部分，有助于同时解决； （2）随时并及时地执行多个程序指令； （3）多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计 算资源下的耗时。 + 并行计算是相对于串行计算来说的，所谓并行计算 分为时间上的并行和空间上的并行。 时间上的并行 就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个 处理器并发的执行计算。
+ 并行计算机有以下五种访存模型：
+ 均匀访存模型（UMA）
+ 非均匀访存模型（NUMA）
+ 全高速缓存访存模型（COMA）
+ 一致性高速缓存非均匀存储访问模型（CC-
NUMA） + 非远程存储访问模型（NORMA）。
不像串行计算机那样，全世界基本上都在使用冯· 诺伊曼的计算模型； 并行计算机没有一个统一的计算模型。不过，人们已经提出了几种有 价值的参考模型：PRAM模型，BSP模型，LogP模型，C^3模型等。
+ 并行计算机是靠网络将各个处理机或处理
器连接起来的，一般来说有以下几种方式： 处理单元间有着固定连接的一类网络，在 程序执行期间，这种点到点的链接保持不 变；典型的静态网络有一维线性阵列、二 维网孔、树连接、超立方网络、立方环、 洗牌交换网、蝶形网络等。静态连接
+ 节点度:射入或射出一个节点的边数。在单
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
向网络中，入射和出射边之和称为节点度。 + 网络直径:网络中任何两个节点之间的最长 距离，即最大路径数。 + 对剖宽度:对分网络各半所必须移去的最少 边数。 + 对剖带宽:每秒钟内，在最小的对剖平面上 通过所有连线的最大信息位（或字节)。