3、多处理器系统的架构与构建

多处理器系统的架构与构建

1. 流水线处理器与重叠处理

流水线处理器可以通过在从内存获取变量 A 的值的同时，从指令中获取变量 B 的地址来实现重叠处理。流水线计算机将指令填充到管道中，并同时开始处理所有指令，以最大化重叠效果。它们常被用作超级计算机，因为在这类计算机中，指令处理速度至关重要。然而，当故障发生时，如果不清楚具体正在执行哪条指令，调试工作将极具挑战性。

例如，早期的 IBM 370 model 195 就是一款流水线处理器。执行错误（称为程序中断）会被编码，以便程序员能判断发生的错误类型。错误通常会导致生成错误发生时的内存列表，即转储（dump），它是整个程序空间及其指令、数据和下一条待执行指令地址的十六进制列表。大多数情况下，只需在转储中找到出错的指令，并查看该指令正在操作的数据即可。但当出现不精确中断时，可能需要查看指示指令之前的十几条指令，因为从系统角度来看，这些指令都在执行中。

2. 多处理器的分类

在 20 世纪 60 年代末，M. J. Flynn 创建了一个简单的计算系统分类法，以区分众多的架构设计。他从 CPU 的角度关注指令和数据的访问，考虑有多少不同的访问路径。他提出的问题是：“CPU 的指令处理器能同时访问多少条指令，以及 CPU 的算术逻辑单元能同时访问多少块数据？”答案在这两种情况下都只有“一个”或“多个”，总共形成了四种不同的架构：
|架构类型|指令路径|数据路径|简称|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|单指令单数据|一条|一条|SISD|
|多指令多数据|多条|多条|MIMD|
|单指令多数据|一条|多条|SIMD|
|多指