计算机并行体系结构的分类

并行体系结构的发展过程
60年代初期 主要是共享存储多处理器系统 当时的IBM System 360是这一时期的典型 代表。（下图 IBM System 360 ）
IBM System 360
并行体系结构的发展过程
伊利诺依大学和Burroughs公司此时开始了 Illiac IV计划。 当一台规模大大缩小了的16 CPU系统终于 在1975年出现时，整个计算机界已经发生 了巨大的变化。
并行体系结构的发展Leabharlann Baidu程
80年代稍后出现了非常适合于SMP方式的 总线协议，而伯克利加州大学则扩展性地 提出了Cache一致性问题的处理方案。 同一时期，基于消息传递机制的并行计算 机也开始不断涌现。例如Intel iPSC系列 （下图Intel iPSC）
并行体系结构的发展过程
向量计算机渐渐衰落下去了。数据并行方 式到了80年代中期又开始逐渐复兴。
并行体系结构展望
实现上述第一和第三类系统由于受研制费用高、 售价高等因素的影响,其市场受到一定的限制。 第二类系统由于共享结构的限制,系统的规模不可 能很大。 由于机群系统计算机具有投资风险小、可扩展性 好、可继承现有软硬件资源和开发周期短、可编 程性好等特点，目前已成为并行处理的热点和主 流。这种发展趋势也恰好符合了专家对最高水平 的计算机技术做过的预测。
分布式内存系统分类
Beowulf集群 它的每个处理结点都使用量产的商用计算 机系统，互连网络也使用量产的商用 LAN/ATM网络。 Beowulf集群也被称为工作站集群（COW， Cluster of Workstations），或者工作站网 络。
分布式内存系统分类
SMP集群 它的每个结点都是一个SMP系统，互连网 络也使用类似Myrinet的高速网络。 SMP集群仍然可以适用以MPI（Message Passing Interface）为代表的消息传递编程 模式。 另外，ＳＭＰ集群较之Beowulf集群，可以 支持以MPI + OpenMP为代表的混合编程模 式。
计算机并行体系结构的分类
Flynn分类法 其弱点
计算机体系结构的分类
Flynn分类法的扩展: 根据内存的物理分布、逻辑映射、读取方 式 可以将MIMD类并行计算机系统进一步细分 为共享内存，虚拟共享内存，和分布式内 存三大类 这三类并行系统所使用的编程模式有共享 内存和消息传递，以及两种模式同时使用 的混合模式
共享内存(UMA/SMP)
所有共享内存系统的共同特点是：计算机 系统具有可以被所有处理器直接存取的共 享内存空间。 由一个操作系统控制，并且整个系统仅有 一个地址空间；各个处理器在内存的存取 上是平等的，处理器存取每个内存单元的 代价是一致的
虚拟/分布式共享内存
内存不再是集中位于系统中的某一区域， 而是物理分布在整个系统中； 这种系统中连接处理器与内存的网络不再 是简单的、单一的总线/交叉开关/其他网络 结构，而是一种分级混合式网络结构。 在用户看来，这种系统具有共享内存系统 的所有特征。
并行体系结构的发展之路
033327 王庆龄 032116 宋佳思
目录
引言 并行计算机发展的推动力 并行体系结构的分类 并行体系结构的发展过程 并行体系结构的展望
引言
并行计算机的定义 体系结构巨大变化 CPU性能发展 软硬件技术进步
并行计算机发展的推动力
科学与工程计算领域对并行计算能力的要 求总是永无止境的。 计算机技术、网络技术的迅速发展及其对 经济与生活影响的日益深入 并行计算机体系结构的发展和处理器、存 储器以及网络互连技术的发展密不可分
并行体系结构的发展过程
1976年 CRAY1问世以后，向量计算机从此 牢牢地控制着整个高性能计算机市场。
并行体系结构的发展过程
微处理器的出现则使并行计算机的体系结 构迈出了另一大步。卡内基梅隆大学开始 进行共享存储多处理器系统的研 究。 C.mmp就是这一研究的具体成果。（下图 C.mmp ）
并行体系结构的发展过程
80年代末90年代初，共享存储器方式的大 规模并行计算机又获得了新的发展。 90年代以来，主要的几种体系结构开始走 向融合。 不过，IBM近年来大获成功的SP1、SP2系 列机群系统走的则是另外一条路线。面向 的是通用的应用领域
并行体系结构展望
目前的并行计算机系统则主要有四类: 第一类是多向量处理系统,如Cray YMP90、NEC SX3和Fujitsu VP 2000等; 第二类是基于共享存储的多处理机（SMP）系统, 如SGI Power Challenge、曙光1号等; 第三类是基于分布存储的大规模并行处理(MPP) 系统,如Intel Paragon、IBM SP2、曙光1000等； 第四类是基于RISC工作站或高档微机通过高速互 连网络连接而构成的机群计算机系统，如清华同 方探索集群计算机等。
分布式内存
没有一个共享的、囊括系统所有物理内存 的空间。 分布式内存系统所使用的编程模式是消息 传递，系统的任何一个结点都具有独立的 操作系统，能独立运行 这类系统又被一些人称为多处理机系统。 可以进一步分为三个子类：
分布式内存系统分类
大规模并行处理（MPP，Massively Parallel Processing） 指那些使用比较专有的、非大规模商品化 的硬件和软件，紧耦合的分布式内存计算 机系统；
并行体系结构的发展过程
首先是存储系统概念 的彻底革新。虚拟存 储和缓存的普遍应用。 IBM 360/85系统与 360/91反映了这一时 期的主要变化（上图 360/91，下图360/85）
并行体系结构的发展过程
其次是半导体存储器开始代替磁芯存储器。 CDC 7600 （ 下图CDC 7600 ）率先全面 采用半导体存储器，磁芯存储器从此退出 了历史舞台。 与此同时，集成电路也出现了