计算机系统架构
（computer architecture）
You know some birds are not meant to be caged,their feathers are just too bright.
你知道的，有些鸟儿是关不住的，它们的每一片羽毛都闪耀着自由的光辉
目录
一，单处理系统（Single Processor Systems）
二，多处理器系统（Multiprocessor Systems）
２.１对称多处理（Symmetric Multiprocessing，SMP）
２.１非对称处理（asymmetric multiprocessing)
前言
在前几篇的文章中，我们陆续了解了关于计算机系统操作基础，存储结构，和I/O结构等相关知识。如果你有兴趣可以点击我的链接进行查看。
当然，你也并不需要完全弄懂前面的所有知识点，而是期望于通过这些相关的知识点，达到一种积微成著的效果，对于学习这个过程来说，我想是十分有趣的。
而在本章之中，我们将开始研究计算机系统架构，主要学习以基于通用处理器数量的计算机系统类型，其目的是为了研究如何根据通用处理器的数量来对计算机系统进行一个分类。
以此为下一章正式学习操作系统知识做出准备。
那么开始吧！
计算机系统架构
计算机系统结构（computer architecture、计算机系统架构），抽象来说计算机系统架构是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；它用来确定一台计算机硬件和软件之间的链接。
按照处理器的数量，我们可以将计算机系统区分为以下几种，我们将逐一解释这些系统。以此来学习它们的区别和优缺点等知识。
一，单处理系统（Single Processor Systems）
一个计算机系统只包括一个运算处理器，则称之为单处理机系统。
单从名字中我们就可以知道，在单处理系统中我们仅有一个主CPU，它通常用来执行通用指令集
通用指令集，也就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。
以及来自用户进程的指令。
但是在这个单一系统中，还存在其他的处理器，它们不执行通用任务，而是执行某些设备的特定任务。
比如说对于键盘，鼠标等设备，可能有一些微处理器来指定执行与这些设备相关的特点任务。为了更清楚的解释这句话我将举一个例子
例如，当你按下键盘的某个键时，它必须转换成某种特定的代码，以便计算机理解你按下的内容究竟是什么，为了实现这一操作，你的键盘上会有一个小型微处理器来执行这一特定任务。
而这些特定用途的处理器虽然可以执行一些特定任务，但是我们是以通用目的处理器数量来进行分类。
因此，这仍然是我们将其称之为单处理器系统的原因
二，多处理器系统（Multiprocessor Systems）
有两个或者以上的处理器，我们就叫做多处理器系统。它通常也被叫做并行系统或者耦合系统。
因此也就是说， 有两个或多个密切通信的处理器，共享计算机总线，有时还共享时钟，内存和外围设备。
而根据使用系统类型的不同，我们可能需要使用它们执行单个或者多个任务。
多处理器系统起初主要应用于服务器，后来也应用于桌面和笔记本系统。近来，多处理器也出现在移动设备上，如智能手机和平板电脑。
多处理器系统有三个主要优点：
- 增加吞吐量（吞吐量或网络吞吐量是指于一通信通道上单位时间能成功传递的平均资料量，这也是衡量一个系统性能高低的标准）：通过增加处理器数量，以期能在更短时间内完成更多工作。采用 N 个处理器的加速比不是 N，而是小于 N。当多个 CPU 协同完成同一任务时，为了让各部分能够正确执行，会有一定的额外开销。这些开销，加上竞争共享资源，会降低因增加了 CPU 的期望增益。这类似于 N 位程序员一起紧密工作，而不能完成 N 倍于单个程序员的工作量。
- 规模经济：多处理器系统的价格要低于相同功能的多个单处理器系统的价格，因为前者可以共享外设、大容量存储和电源供给。如果多个程序需要操作同一数据集，那么将这些数据放在同一磁盘并让多处理器共享，将比采用多个具有本地磁盘的计算机和多个数据副本更为节省。
- 增加可靠性：如果将功能分布在多个处理器上，那么单个处理器的失灵不会使得整个系统停止，而只会使它变慢。如果 10 个处理器中的 1 个出了故障，那么剩下的 9 个会分担起故障处理器的那部分工作。因此，整个系统只是比原来慢了 10%，而不是完全失败。
多处理系统的类型
２.１对称多处理（Symmetric Multiprocessing，SMP）
每个处理器都参与完成操作系统的所有任务。所有的CPU和处理器都是相同的，没有主次关系。它们都参与执行这些任务或者其他进程P１，P２和P３。
２.１非对称处理（asymmetric multiprocessing)
而在非对称处理中，我们采取了不一样的方式，我们将有一个主要的CPU充当监视者，它负责分配任务和监视其他处理器像一个monster。然后呢，每个从处理器slave负责特定流程和任务。
如果这其中有部分出现了问题，那么主处理器就将负责故障后的分配负载等相关任务。
ｐｓ：这一过程就像工厂车间的流水线，每个人都有特定的工作，有个组长来回巡察这么个场面。
即每个处理器都有各自特定的任务。一个主处理器（boss processor）控制系统，其他处理器或者向主处理器要任务或做预先规定的任务。这种方案称为主从关系。主处理器调度从处理器，并安排工作。
三，集群系统（clustered system）
通常来说，其中有两个或多个系统的耦合或集群在一起以执行特定任务的的我们叫做集群系统。
和多处理器系统不同的是，它们由两个或多个的单独系统组成。在多处理系统中只有处理器才是我们所拥有的多种东西。
而在集群系统里将不仅限于此，我们将拥有一个耦合在一起的完整的一个系统。这里面不在仅限于处理器，而是处理器所组成的多种系统再耦合在一起。关于它的优点有以下几点。
- 高可用性：我想这十分容易理解，由于多种系统的耦合，所以当集群中有某个节点失效时，其能够自动转移失效节点的任务到其他正常的节点上，也可以离线维护再上线集群中的某节点，保证整个集群的正常运行；
- 负载均衡集群：为提升整个系统的性能和可用性，一般会通过一个或者多个前端负载均衡器，分发工作负载到后端的一组服务器上；
- 高性能计算集群：通过分配计算任务到不同集群计算节点以提高计算能力，常应用于科学计算领域。
同样的，这也意味着集群系统可以同时采用对称结构和非对称结构。
非对称集群
对于非对称集群（asymmetric clustering），一台机器处于热备份模式（hot-standby mode），而另一台运行应用程序。
热备份主机只监视活动服务器。如果活动服务器失效，那么热备份主机变成活动服务器。
热备用：是一种主备用方式 ，指在设备运行的同时运行备用设备，当运行设备发生故障时，能够自动替换备用设备。
对称集群
对称集群（symmetric clustering），两个或多个主机都运行应用程序，并互相监视。
由于充分使用现有硬件，与非对称结构相比，该结构所有资源都可以共享和有效使用。
因此，当有多个应用程序可供执行时，这种结构更为高效。
小结及补充
值得注意的是，由于许多商业软件对什么是集群系统有不同的定义，对于什么形式的集群效果更好都有不同的理解。因此，对各集群的定义其实尚未成型。
但是我们可以肯定的一点是，它们是一组松散或紧密连接在一起工作的系统。
由于这些系统协同工作，尽管在许多方面它们可以被视为单个系统。但它们是统一调控和共享的。
总结
当你看到这里的时候，说明本章的学习其实已经结束了，我们在本章基于通用处理器的数量研究了不同的计算机系统类型。主要包括，单处理器系统，多处理器系统和集群系统。我希望诸位读者可以理解这些类型的计算机系统。
在下一章中，我们将开始关于操作系统结构中，多道相关内容的学习。
在后续的学习中，我会对前面的不完善之处进行补充和修正，也希望大家经常回顾知识点，达到一种滚瓜烂熟，了解透彻的效果。
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