什麼是分散式記憶體MIMD架構?


分散式記憶體MIMD架構被稱為多計算機。它可以複製處理器/記憶體對,並透過互連網路將它們連線起來。處理器/記憶體對被稱為處理單元(PE),PE彼此之間基本上是獨立工作的。

只要透過訊息傳遞就可以實現它們之間的互動,一個PE不能直接訪問另一個PE的記憶體。這類MIMD機器被稱為分散式記憶體MIMD架構或訊息傳遞MIMD架構。

在分散式記憶體MIMD機器中,每個處理器都有其記憶體位置。每個處理器都沒有關於其他處理器記憶體的顯式知識。要傳輸資料,必須以訊息的形式從一個處理器共享到另一個處理器。由於沒有共享記憶體,因此爭用問題在這些裝置中並不是一個很大的問題。將多個處理器直接連線到彼此在經濟上不可行。

為了避免這種大量的直接連線,一種方法是將每個處理器只連線到其他幾個處理器。這種型別的設計可能會因為將訊息從一個處理器沿訊息路徑傳遞到另一個處理器所需的時間而變得混亂。處理器實現簡單訊息路由所需的多重時間可能是相當可觀的。

分散式記憶體MIMD架構的優點

分散式記憶體MIMD架構的優點如下:

  • 每個處理器在分散式記憶體系統中都有其本地記憶體,因此不存在爭用問題。

  • 處理器不能透過共享資料結構連線,因此不需要像監視器那樣複雜的同步方法。訊息傳遞解決了通訊和同步的所有需求。

  • 這些系統具有高度的可擴充套件性,並且是構建海量平行計算機的良好架構候選者。

分散式記憶體MIMD架構的缺點

分散式記憶體MIMD架構的缺點如下:

  • 為了在多計算機中實現高效能,必須特別注意負載平衡。儘管最近在自動對映和負載平衡方面投入了大量的研究工作,但在許多系統中,程式碼和資料在PE之間的劃分仍然是使用者的責任。

  • 基於訊息傳遞的通訊和同步可能導致死鎖情況。在架構層面,避免由不正確的路由方案導致的死鎖是通訊協議設計者的任務。然而,在軟體層面避免由基於訊息的同步導致的死鎖仍然是使用者的責任。

  • 雖然多計算機中沒有架構瓶頸,但需要進行訊息傳遞以在程序之間物理複製資料結構。大量的資料複製可能導致效能顯著下降。在第一代多計算機中尤其如此,其中應用的儲存轉發交換技術同時消耗了處理器時間和記憶體空間。

  • 在第二代多計算機中,由於引入了wormhole路由和專用通訊處理器的使用,這個問題得到了根本性的解決,通訊延遲提高了三個數量級。

更新於:2021年7月23日

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