
【计】 multiprocessor architecture
excessive; many; more; much; multi-
【计】 multi
【医】 multi-; pleio-; pleo-; pluri-; poly-
【计】 processor architecture
多处理机体系结构(Multiprocessor Architecture)指由多个独立的中央处理单元(CPU)通过互连网络连接,共享内存、I/O设备等系统资源,并能并行执行多个任务或线程的计算机硬件组织形式。其核心目标是通过并行处理提升系统整体性能、可靠性和吞吐量。以下是关键要点解析:
系统包含两个及以上物理处理器(CPU),每个处理器拥有独立的运算和控制单元,可独立执行指令流。区别于多核处理器(单芯片集成多核),多处理机通常指多个独立CPU芯片构成的系统 。
所有处理器通过高速总线或交叉开关(Crossbar)等互连结构访问共享的主存储器(Uniform Memory Access, UMA)或分布式内存(Non-Uniform Memory Access, NUMA)。例如,UMA架构中所有处理器访问内存延迟均等,而NUMA架构中访问本地内存更快 。
操作系统通过对称多处理(Symmetric Multiprocessing, SMP)或非对称处理(AMP)调度任务。SMP模式下所有处理器平等执行内核代码,适用于负载均衡场景;AMP则指定主处理器控制系统资源 。
权威参考来源:
- Hennessy, J.L., & Patterson, D.A. Computer Architecture: A Quantitative Approach (6th ed.). Morgan Kaufmann.
- Tanenbaum, A.S., & Austin, T. Structured Computer Organization (6th ed.). Pearson.
- IEEE Standard for Heterogeneous Multi-processing Framework (IEEE 1838-2019).
多处理机体系结构是一种通过多个独立处理机协同工作的计算机系统设计模式,其核心目标是提升计算性能、增强系统容错能力,并支持复杂任务的并行处理。以下是关键要点解析:
多处理机体系结构属于MIMD(多指令流多数据流)结构,由两台及以上独立处理机组成,每台处理机可执行不同指令流,共享I/O子系统或通过高速网络通信。系统在统一操作系统控制下,实现任务级或作业级并行。
对比项 | 多处理机(MIMD) | 并行处理机(SIMD) |
---|---|---|
指令流 | 多指令流,独立控制 | 单指令流,集中控制 |
数据流 | 多数据流,可异构 | 单数据流,同构操作 |
适用场景 | 通用计算、任务级并行 | 向量/矩阵运算、数据级并行 |
结构复杂度 | 高(需复杂互连网络和同步机制) | 低(规则数据通道) |
多处理机体系结构广泛应用于高性能计算(如天气模拟、基因分析)、云计算集群和容错系统。随着多核处理器和分布式计算技术的演进,其设计更倾向于异构计算(如CPU+GPU协同)和软件定义通信(如RDMA协议)。
如需进一步了解特定技术细节(如缓存一致性协议、任务调度算法),可参考来源。
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