
【計】 multiprocessor architecture
excessive; many; more; much; multi-
【計】 multi
【醫】 multi-; pleio-; pleo-; pluri-; poly-
【計】 processor architecture
多處理機體系結構(Multiprocessor Architecture)指由多個獨立的中央處理單元(CPU)通過互連網絡連接,共享内存、I/O設備等系統資源,并能并行執行多個任務或線程的計算機硬件組織形式。其核心目标是通過并行處理提升系統整體性能、可靠性和吞吐量。以下是關鍵要點解析:
系統包含兩個及以上物理處理器(CPU),每個處理器擁有獨立的運算和控制單元,可獨立執行指令流。區别于多核處理器(單芯片集成多核),多處理機通常指多個獨立CPU芯片構成的系統 。
所有處理器通過高速總線或交叉開關(Crossbar)等互連結構訪問共享的主存儲器(Uniform Memory Access, UMA)或分布式内存(Non-Uniform Memory Access, NUMA)。例如,UMA架構中所有處理器訪問内存延遲均等,而NUMA架構中訪問本地内存更快 。
操作系統通過對稱多處理(Symmetric Multiprocessing, SMP)或非對稱處理(AMP)調度任務。SMP模式下所有處理器平等執行内核代碼,適用于負載均衡場景;AMP則指定主處理器控制系統資源 。
權威參考來源:
- 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).
多處理機體系結構是一種通過多個獨立處理機協同工作的計算機系統設計模式,其核心目标是提升計算性能、增強系統容錯能力,并支持複雜任務的并行處理。以下是關鍵要點解析:
多處理機體系結構屬于MIMD(多指令流多數據流)結構,由兩台及以上獨立處理機組成,每台處理機可執行不同指令流,共享I/O子系統或通過高速網絡通信。系統在統一操作系統控制下,實現任務級或作業級并行。
對比項 | 多處理機(MIMD) | 并行處理機(SIMD) |
---|---|---|
指令流 | 多指令流,獨立控制 | 單指令流,集中控制 |
數據流 | 多數據流,可異構 | 單數據流,同構操作 |
適用場景 | 通用計算、任務級并行 | 向量/矩陣運算、數據級并行 |
結構複雜度 | 高(需複雜互連網絡和同步機制) | 低(規則數據通道) |
多處理機體系結構廣泛應用于高性能計算(如天氣模拟、基因分析)、雲計算集群和容錯系統。隨着多核處理器和分布式計算技術的演進,其設計更傾向于異構計算(如CPU+GPU協同)和軟件定義通信(如RDMA協議)。
如需進一步了解特定技術細節(如緩存一緻性協議、任務調度算法),可參考來源。
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