多处理器系统

• SISD、SIMD、MIMD的基本概念
• 向量处理器
• 多核处理器和共享内存多处理器
• 硬件多线程

SISD、SIMD、MIMD的基本概念

基于指令流的数量和数据流的数量，对计算机体系结构分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类。常规的单处理器属于SISD，而常规的多处理器属于MIMD。

1.单指合流单数据流（SISD）结构

SISD是传统的串行计算机结构，这种计算机通常仅包含一个处理器和一个存储器，处理器在一段时间内仅执行一条指令，按指令流规定的顺序串行执行指令流中的若干条指令。为了提高速度，有些SISD计算机采用流水线的方式，因此，SISD处理器有时会设置多个功能部件，并采用多模块交叉方式组织存储器。本书前面介绍的内容多属于SISD结构。

2.单指合流多数据流（SIMD）结构

SIMD是指一个指令流同时对多个数据流进行处理，一般称为数据级并行技术。这种结构的计算机通常由一个指令控制部件、多个处理单元组成。每个处理单元虽然都执行的是同一条指令，但每个单元都有自己的地址寄存器，这样每个单元都有不同的数据地址，因此，不同处理单元执行的同一条指令所处理的数据是不同的。一个顺序应用程序编译后，可能按SISD组织并运行于串行硬件上，也可能按SIMD组织并运行于并行硬件上。

SIMD在使用for循环处理数组时最有效，比如，一条分别对16对数据进行运算的SIMD指令如果在16个ALU中同时运算，则仅需一次运算时间就能完成运算。SIMD在使用case或switch语句时效率最低，此时每个执行单元必须根据不同的数据执行不同的操作。

3.多指合流单数据流（MISD）结构

MISD是指同时执行多条指令，处理同一个数据，实际上不存在这样的计算机。

4.多指合流多数据流（MIMD）结构

MIMD是指同时执行多条指令，处理多个数据。

向量处理器

多核处理器和共享内存多处理器

硬件多线程