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	<title>中文 &#187; cnlht</title>
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		<title>并行计算机系统结构</title>
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		<pubDate>Fri, 25 Mar 2011 02:08:53 +0000</pubDate>
		<dc:creator>cnlht</dc:creator>
				<category><![CDATA[博客征文专栏]]></category>
		<category><![CDATA[并行计算]]></category>

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		<description><![CDATA[中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”（北京时间2010年11月17日，国际超级计算机TOP500组织正式发布了第36届世界超级计算机500强排行榜，“天河一号”以相当的优势排名世界第一，成为世界运算速度最快的超级计算机。“天河一号”夺取世界冠军的消息吸引着全球媒体的眼球，也引发了人们对超级计算机的关注。） B（Bridge）是存储总线和I/O总线间的接口， DIR（Cache Directory）是高速缓存目录， IOB（I/O Bus）是I/O总线， LD（Local Disk）是本地磁盘， MB（Memory Bus）是存储器总线， NIC（Network Interface Circuitry）是网络接口电路， P/C（Microprocessor and Cache）是微处理器和高速缓存， SM（Share Memory）是共享存储器。 1) 单指令多数据流SIMD（Single Instruction Multiple-Data） 2) 并行向量处理机PVP（Parallel Vector Processor） Cray C-90、Cray T-90、NEC SX-4和我国的银河1号都是PVP。系统中包含了少量的高性能专门设计定制的向量处理器VP（Vector Processor），每个至少具有1Gflops的处理能力。系统中使用了专门设计的高带宽的交叉开关网络向VP连向共享存储模块，存储器可以M/s字节的速度向处理器提供数据。 这样的机器通常不使用高速缓存，而是使用大量的向量寄存器和指令缓冲器。 3) 对称多处理机SMP（Symmetric Multiprocessor） IBM R50、SGI Power Challenge、DEC Alpha服务器8400和我国的曙光1号等都是这类型的机器。SMP系统使用商品微处理器（具有片上或外置高速缓存），他们经由高速总线（或交叉开关）连向共享存储器。这种机器主要应用于商务，例如数据库、在线事务处理系统和数据仓库等。重要的是系统是对称的，每个处理器可等同地方问共享存储，限制系统中的处理器不能太多（一般小于64个），同时总线和交叉开关互连一旦做成也难于扩展。 4) 大规模并行处理机MMP（Massively Parallel Processor） Intel Paragon、Cray T3E、Inter Option Red和我国的曙光-1000等都是这种类型的机器。MMP一般是指超大型（Very Large-Scale）计算机系统，他具有如下特征： ①处理结点采用商用微处理器； ②系统中有物理上的分布式存储器； ③采用高通信带宽和低延迟的互联网络（专门设计和定制的）； ④能扩放至成百上千乃至上万个处理器； ⑤它是一种异步的MIMD机器，程序系由多个进程组成，每个都有其私有地址空间，进程间采用传递消息相互作用。 [...]]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p><a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/20.jpg"><img class="alignnone size-medium wp-image-400007013" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/20-300x117.jpg" alt="" width="300" height="117" /></a><br />
中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”（北京时间2010年11月17日，国际超级计算机TOP500组织正式发布了第36届世界超级计算机500强排行榜，“天河一号”以相当的优势排名世界第一，成为世界运算速度最快的超级计算机。“天河一号”夺取世界冠军的消息吸引着全球媒体的眼球，也引发了人们对超级计算机的关注。）</p>
<p>B（Bridge）是存储总线和I/O总线间的接口，<br />
DIR（Cache Directory）是高速缓存目录，<br />
IOB（I/O Bus）是I/O总线，<br />
LD（Local Disk）是本地磁盘，<br />
MB（Memory Bus）是存储器总线，<br />
NIC（Network Interface Circuitry）是网络接口电路，<br />
P/C（Microprocessor and Cache）是微处理器和高速缓存，<br />
SM（Share Memory）是共享存储器。</p>
<p>1) 单指令多数据流SIMD（Single Instruction Multiple-Data）</p>
<p>2) 并行向量处理机PVP（Parallel Vector Processor）<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/21.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007014" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/21.jpg" alt="" width="401" height="249" /></a></p>
<p>Cray C-90、Cray T-90、NEC SX-4和我国的银河1号都是PVP。系统中包含了少量的高性能专门设计定制的向量处理器VP（Vector Processor），每个至少具有1Gflops的处理能力。系统中使用了专门设计的高带宽的交叉开关网络向VP连向共享存储模块，存储器可以M/s字节的速度向处理器提供数据。</p>
<p>这样的机器通常不使用高速缓存，而是使用大量的向量寄存器和指令缓冲器。</p>
<p>3) 对称多处理机SMP（Symmetric Multiprocessor）<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/22.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007015" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/22.jpg" alt="" width="423" height="239" /></a></p>
<p>IBM R50、SGI Power Challenge、DEC Alpha服务器8400和我国的曙光1号等都是这类型的机器。SMP系统使用商品微处理器（具有片上或外置高速缓存），他们经由高速总线（或交叉开关）连向共享存储器。这种机器主要应用于商务，例如数据库、在线事务处理系统和数据仓库等。重要的是系统是对称的，每个处理器可等同地方问共享存储，限制系统中的处理器不能太多（一般小于64个），同时总线和交叉开关互连一旦做成也难于扩展。</p>
<p>4) 大规模并行处理机MMP（Massively Parallel Processor）<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/23.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007016" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/23.jpg" alt="" width="414" height="295" /></a><br />
Intel Paragon、Cray T3E、Inter Option Red和我国的曙光-1000等都是这种类型的机器。MMP一般是指超大型（Very Large-Scale）计算机系统，他具有如下特征：</p>
<p>①处理结点采用商用微处理器；</p>
<p>②系统中有物理上的分布式存储器；</p>
<p>③采用高通信带宽和低延迟的互联网络（专门设计和定制的）；</p>
<p>④能扩放至成百上千乃至上万个处理器；</p>
<p>⑤它是一种异步的MIMD机器，程序系由多个进程组成，每个都有其私有地址空间，进程间采用传递消息相互作用。</p>
<p>MMP的主要应用是科学计算、工程模拟和信号处理等以计算为主的领域。</p>
<p>5) 分布共享存储DSM（Distributed Shared Memory）<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/24.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007018" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/24.jpg" alt="" width="428" height="344" /></a></p>
<p>Stanford DASH、Cray T3D和SGI/Cray Origin2000等属于此类结构。高速缓存目录DIR用以支持分布高速缓存的一致性。DSM和SMP的主要差别是，DSM在物理上有分布在各个节点中的局存，从而形成了一个共享的存储器。对用户而言，系统硬件和软件提供了一个单地址的编程空间。DSM相对于MPP的优越性是编程较容易。</p>
<p>6) 工作站机群COW（Cluster of Workstations）<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/25.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007019" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/25.jpg" alt="" width="435" height="381" /></a></p>
<p>Verkeley NOW、Alpha Farm、Digital Trucluster等都是COW结构。在有些情况下，机群往往是低成本的变形的MMP。</p>
<p>COW的重要界限和特征是：</p>
<p>①COW的每一个节点都是一个完整的工作站（不包括监视器、键盘、鼠标等），这样的节点有时叫做“无头工作站”，一个节点也可以是一台PC或SMP；</p>
<p>②各节点通过一种低成本的商品（标准）网络（如以太网、FDDI和ATM开关等）互连（有的商用机群也使用定做的网络）；</p>
<p>③各节点内总是有本地磁盘，而MPP节点内却没有；</p>
<p>④节点内的网络接口是松散耦合到I/O总线上的，而MPP内的网络接口是连到处理节点的存储总线上的，因而可谓是紧耦合式的；</p>
<p>⑤一个完整的操作系统驻留在每个节点中，而MPP中通常只有一个微核，COW的操作系统是工作站UNIX，加上一个附加的软件层，以支持单一系统映像、并行度、通信和负载平衡等。</p>
<p>现今，MPP和COW之间的界限越来越模糊。机群相对于MPP有性能/价格比高的优势，所以在发展可扩放并行计算机方面呼声很高。</p>
<p>总结：<br />
<a href="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/26.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-400007020" src="http://software.intel.com/zh-cn/blogs/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/26.jpg" alt="" width="725" height="387" /></a></p>
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