平行計算機體系結構中有哪些不同的並行方法?


在平行計算機體系結構中利用並行性的兩種方法如下:

  • 流水線

在流水線中,多個功能單元按順序工作以實現單個計算。這些功能單元形成裝配線或流水線。每個功能單元描述計算的特定階段,每個計算都經過整個流水線。

如果只有一個計算要執行,則流水線無法提取任何並行性。但是,當需要多次實現相同的計算時,可以透過功能單元重疊這些計算。

假設流水線由 N 個功能單元(階段)組成,並且執行其功能的最慢時間為 T。在這種情況下,可以每 T 時刻啟動一個新的計算。當所有功能單元都在處理不同的計算時,流水線就會被填滿。一旦流水線填滿,每 T 時刻就會完成一個新的計算。

在收縮陣列中可以找到流水線應用的示例。但是,這裡的陣列處理器在一維或二維上形成流水線。波陣列是收縮陣列的非同步版本,其中資料根據資料流原理傳輸,但保留了收縮系統的流水線機制。

  • 複製

在計算機中引入並行性的常用方法是複製功能單元,例如處理器。複製的功能單元可以一起對可用的複製計算資源一樣多的資料元件實現類似的操作。經典示例是陣列處理器,它包含大量相同的處理器,對多個數據元件執行類似的操作。

波陣列和二維收縮陣列也同時使用複製和流水線並行性。所有 MIMD 體系結構都採用複製作為其主要的並行技術。在處理器內部,VLIW 和超標量處理器都可以應用它。一些多執行緒處理器也被設計用來利用複製。

然而,不僅處理器單元,而且記憶體庫也可以被複制。交錯記憶體設計是一種眾所周知的技術,可以降低記憶體延遲並提高執行效率。

同樣,I/O 單元也可以有利地進行復制,從而提高 I/O 吞吐量。複製最膚淺的方法是增加處理器匯流排中的地址和資料線。微處理器匯流排已經從 8 位匯流排發展到 64 位匯流排,並且這個過程不會很快停止。

更新於:2021年7月20日

2K+ 次瀏覽

啟動您的職業生涯

透過完成課程獲得認證

開始
廣告