計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件

并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展之路033327王慶齡032116宋佳思并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展之路1目錄引言并行計算機發(fā)展的推動力并行體系結(jié)構(gòu)的分類并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程并行體系結(jié)構(gòu)的展望目錄引言2引言并行計算機的定義體系結(jié)構(gòu)巨大變化CPU性能發(fā)展軟硬件技術(shù)進(jìn)步引言并行計算機的定義3并行計算機發(fā)展的推動力科學(xué)與工程計算領(lǐng)域?qū)Σ⑿杏嬎隳芰Φ囊罂偸怯罒o止境的。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及其對經(jīng)濟(jì)與生活影響的日益深入并行計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和處理器、存儲器以及網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的發(fā)展密不可分并行計算機發(fā)展的推動力科學(xué)與工程計算領(lǐng)域?qū)Σ⑿杏嬎隳芰Φ囊?計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類

Flynn分類法其弱點計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法5計算機體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法的擴展:根據(jù)內(nèi)存的物理分布、邏輯映射、讀取方式可以將MIMD類并行計算機系統(tǒng)進(jìn)一步細(xì)分為共享內(nèi)存，虛擬共享內(nèi)存，和分布式內(nèi)存三大類這三類并行系統(tǒng)所使用的編程模式有共享內(nèi)存和消息傳遞，以及兩種模式同時使用的混合模式計算機體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法的擴展:6共享內(nèi)存(UMA/SMP)所有共享內(nèi)存系統(tǒng)的共同特點是：計算機系統(tǒng)具有可以被所有處理器直接存取的共享內(nèi)存空間。由一個操作系統(tǒng)控制，并且整個系統(tǒng)僅有一個地址空間；各個處理器在內(nèi)存的存取上是平等的，處理器存取每個內(nèi)存單元的代價是一致的共享內(nèi)存(UMA/SMP)所有共享內(nèi)存系統(tǒng)的共同特點是：計算7虛擬/分布式共享內(nèi)存內(nèi)存不再是集中位于系統(tǒng)中的某一區(qū)域，而是物理分布在整個系統(tǒng)中；這種系統(tǒng)中連接處理器與內(nèi)存的網(wǎng)絡(luò)不再是簡單的、單一的總線/交叉開關(guān)/其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而是一種分級混合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在用戶看來，這種系統(tǒng)具有共享內(nèi)存系統(tǒng)的所有特征。虛擬/分布式共享內(nèi)存內(nèi)存不再是集中位于系統(tǒng)中的某一區(qū)域，而是8分布式內(nèi)存沒有一個共享的、囊括系統(tǒng)所有物理內(nèi)存的空間。分布式內(nèi)存系統(tǒng)所使用的編程模式是消息傳遞，系統(tǒng)的任何一個結(jié)點都具有獨立的操作系統(tǒng)，能獨立運行這類系統(tǒng)又被一些人稱為多處理機系統(tǒng)?？梢赃M(jìn)一步分為三個子類：分布式內(nèi)存沒有一個共享的、囊括系統(tǒng)所有物理內(nèi)存的空間。9分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類大規(guī)模并行處理（MPP，MassivelyParallelProcessing）指那些使用比較專有的、非大規(guī)模商品化的硬件和軟件，緊耦合的分布式內(nèi)存計算機系統(tǒng)；分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類大規(guī)模并行處理（MPP，Massively10分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類Beowulf集群它的每個處理結(jié)點都使用量產(chǎn)的商用計算機系統(tǒng)，互連網(wǎng)絡(luò)也使用量產(chǎn)的商用LAN/ATM網(wǎng)絡(luò)。Beowulf集群也被稱為工作站集群（COW，ClusterofWorkstations），或者工作站網(wǎng)絡(luò)。分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類Beowulf集群11分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類SMP集群它的每個結(jié)點都是一個SMP系統(tǒng)，互連網(wǎng)絡(luò)也使用類似Myrinet的高速網(wǎng)絡(luò)。SMP集群仍然可以適用以MPI（MessagePassingInterface）為代表的消息傳遞編程模式。另外，ＳＭＰ集群較之Beowulf集群，可以支持以MPI+OpenMP為代表的混合編程模式。分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類SMP集群12并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程60年代初期主要是共享存儲多處理器系統(tǒng)當(dāng)時的IBMSystem360是這一時期的典型代表。（下圖IBMSystem360）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程60年代初期13IBMSystem360IBMSystem36014并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

伊利諾依大學(xué)和Burroughs公司此時開始了IlliacIV計劃。當(dāng)一臺規(guī)模大大縮小了的16CPU系統(tǒng)終于在1975年出現(xiàn)時，整個計算機界已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

伊利諾依大學(xué)和Burroughs公司15并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程首先是存儲系統(tǒng)概念的徹底革新。虛擬存儲和緩存的普遍應(yīng)用。IBM360/85系統(tǒng)與360/91反映了這一時期的主要變化（上圖360/91，下圖360/85）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程首先是存儲系統(tǒng)概念的徹底革新。虛擬存儲16并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程其次是半導(dǎo)體存儲器開始代替磁芯存儲器。CDC7600（下圖CDC7600）率先全面采用半導(dǎo)體存儲器，磁芯存儲器從此退出了歷史舞臺。與此同時，集成電路也出現(xiàn)了并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程其次是半導(dǎo)體存儲器開始代替磁芯存儲器。17計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件18并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程1976年CRAY1問世以后，向量計算機從此牢牢地控制著整個高性能計算機市場。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程1976年CRAY1問世以后，向量計19計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件20并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

微處理器的出現(xiàn)則使并行計算機的體系結(jié)構(gòu)邁出了另一大步?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)開始進(jìn)行共享存儲多處理器系統(tǒng)的研究。C.mmp就是這一研究的具體成果。（下圖C.mmp）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

微處理器的出現(xiàn)則使并行計算機的體系結(jié)21計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件22并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代稍后出現(xiàn)了非常適合于SMP方式的總線協(xié)議，而伯克利加州大學(xué)則擴展性地提出了Cache一致性問題的處理方案。同一時期，基于消息傳遞機制的并行計算機也開始不斷涌現(xiàn)。例如InteliPSC系列（下圖InteliPSC）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代稍后出現(xiàn)了非常適合于SMP方23計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件24并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

向量計算機漸漸衰落下去了。數(shù)據(jù)并行方式到了80年代中期又開始逐漸復(fù)興。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

向量計算機漸漸衰落下去了。數(shù)據(jù)并行方25計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件26并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代末90年代初，共享存儲器方式的大規(guī)模并行計算機又獲得了新的發(fā)展。90年代以來，主要的幾種體系結(jié)構(gòu)開始走向融合。不過，IBM近年來大獲成功的SP1、SP2系列機群系統(tǒng)走的則是另外一條路線。面向的是通用的應(yīng)用領(lǐng)域并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代末90年代初，共享存儲器方式27并行體系結(jié)構(gòu)展望目前的并行計算機系統(tǒng)則主要有四類:第一類是多向量處理系統(tǒng),如CrayYMP90、NECSX3和FujitsuVP2000等;第二類是基于共享存儲的多處理機（SMP）系統(tǒng),如SGIPowerChallenge、曙光1號等;第三類是基于分布存儲的大規(guī)模并行處理(MPP)系統(tǒng),如IntelParagon、IBMSP2、曙光1000等；第四類是基于RISC工作站或高檔微機通過高速互連網(wǎng)絡(luò)連接而構(gòu)成的機群計算機系統(tǒng)，如清華同方探索集群計算機等。并行體系結(jié)構(gòu)展望目前的并行計算機系統(tǒng)則主要有四類:28并行體系結(jié)構(gòu)展望實現(xiàn)上述第一和第三類系統(tǒng)由于受研制費用高、售價高等因素的影響,其市場受到一定的限制。第二類系統(tǒng)由于共享結(jié)構(gòu)的限制,系統(tǒng)的規(guī)模不可能很大。由于機群系統(tǒng)計算機具有投資風(fēng)險小、可擴展性好、可繼承現(xiàn)有軟硬件資源和開發(fā)周期短、可編程性好等特點，目前已成為并行處理的熱點和主流。這種發(fā)展趨勢也恰好符合了專家對最高水平的計算機技術(shù)做過的預(yù)測。并行體系結(jié)構(gòu)展望實現(xiàn)上述第一和第三類系統(tǒng)由于受研制費用高、售29機群系統(tǒng)研究目前國內(nèi)外許多科研機構(gòu)都在對機群系統(tǒng)下的通信技術(shù)進(jìn)行深入的研究，下表中列舉了在機群系統(tǒng)中實現(xiàn)的幾種經(jīng)典的通信子系統(tǒng)。機群系統(tǒng)研究目前國內(nèi)外許多科研機構(gòu)都在對機群系統(tǒng)下的通信技術(shù)30計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件31機群系統(tǒng)研究目前，機群系統(tǒng)大多數(shù)采用商用高性能工作站或高檔PC，結(jié)點的運算速度問題不是很突出，因而主要的研究方面是在提高系統(tǒng)的并行效率，使系統(tǒng)的使用更為方便上，包括建立高效的通信系統(tǒng)，有效地管理全局資源和提供友好的并行應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境等。機群系統(tǒng)之所以能夠從技術(shù)可能發(fā)展到實際應(yīng)用主要是它與傳統(tǒng)的并行處理系統(tǒng)相比有以下幾個明顯的特點：機群系統(tǒng)研究目前，機群系統(tǒng)大多數(shù)采用商用高性能工作站或高檔P32機群系統(tǒng)研究系統(tǒng)開發(fā)周期短。用戶投資風(fēng)險小。系統(tǒng)價格低。節(jié)約系統(tǒng)資源。系統(tǒng)擴展性好用戶編程方便機群系統(tǒng)研究系統(tǒng)開發(fā)周期短。33機群系統(tǒng)研究跟傳統(tǒng)的RISC小型機或者由普通的PC服務(wù)器群比較，機群的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：機群系統(tǒng)研究跟傳統(tǒng)的RISC小型機或者由普通的PC服務(wù)器群比34計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件35機群系統(tǒng)整體框架機群系統(tǒng)整體框架36

曙光機群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

曙光機群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37曙光4000L面向網(wǎng)格和HPC機群系統(tǒng)方案

曙光4000L面向網(wǎng)格和HPC機群系統(tǒng)方案

38機群系統(tǒng)研究今后幾年，我們將看到第三代機群的出現(xiàn)，試圖解決下列問題：功耗效益：單位功耗所提供的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）。成本效益：單位成本所提供的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）?？臻g效益：單位空間所提供的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）。應(yīng)用效益：用戶實際能夠得到的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）。單一系統(tǒng)映像與帶寬、吞吐率的矛盾。具有Petaflop/s計算能力和PB級存儲能力的大規(guī)模系統(tǒng)的SUMA問題。對網(wǎng)絡(luò)計算與廣泛普及的支持（即面向網(wǎng)格的超級服務(wù)器）。建立高性能計算機的等級，針對不同的用戶需求，提供不同等級的系統(tǒng)和服務(wù)機群系統(tǒng)研究今后幾年，我們將看到第三代機群的出現(xiàn)，試圖解決下39機群系統(tǒng)研究在過去十年中，高性能計算機發(fā)展最快的體系結(jié)構(gòu)種類是SMP和機群。從今天的市場（包括技術(shù)計算市場和大得多的服務(wù)器市場）占有率看，低檔高性能計算機的主流是SMP，而機群，尤其是SMP機群，已經(jīng)成為中高檔高性能計算機的主流。其他體系結(jié)構(gòu)（PVP、PVP-NUMA、ccNUMA）的市場占有率要小的多，而且很難看出他們有加速發(fā)展的可能。機群的應(yīng)用水平也不斷提高，不論是在技術(shù)計算（科學(xué)計算與工程模擬）領(lǐng)域、商務(wù)應(yīng)用（事務(wù)處理與數(shù)據(jù)處理）領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)主機應(yīng)用領(lǐng)域，都是如此高性能的工作站、高檔微機的使用是提出并行機群系統(tǒng)的前提條件，而高速網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的出現(xiàn)，則為機群系統(tǒng)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，極大的推動了它的的使用和推廣，新型通信協(xié)議的研究又進(jìn)一步發(fā)揮了高速網(wǎng)絡(luò)的高性能，使得機群系統(tǒng)具有更好的性能和更廣的適應(yīng)性。因此可以預(yù)計，隨著工作站本身性能的不斷提高以及新的通信技術(shù)的研究，并行機群系統(tǒng)將會逐漸接近或達(dá)到MPP的性能指標(biāo)，成為目前并行計算領(lǐng)域中的主流技術(shù)之一機群系統(tǒng)研究在過去十年中，高性能計算機發(fā)展最快的體系結(jié)構(gòu)種類40參考文獻(xiàn)1．陳樹清《并行計算機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》2．鄭緯民《并行計算機之路》3．李國杰《可擴展高性能并行計算機的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展遠(yuǎn)景》4．陳國良《并行算法研究進(jìn)展》5．《機群服務(wù)器與小型機的優(yōu)勢比較》

/27/200668923571.shtml6．徐志偉《高性能計算機與網(wǎng)格的研究開發(fā)態(tài)勢》

/5-3.asp?id=39&letternum=9參考文獻(xiàn)1．陳樹清《并行計算機的現(xiàn)狀與發(fā)41TheEnd.Thanks.TheEnd.Thanks.42并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展之路033327王慶齡032116宋佳思并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展之路43目錄引言并行計算機發(fā)展的推動力并行體系結(jié)構(gòu)的分類并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程并行體系結(jié)構(gòu)的展望目錄引言44引言并行計算機的定義體系結(jié)構(gòu)巨大變化CPU性能發(fā)展軟硬件技術(shù)進(jìn)步引言并行計算機的定義45并行計算機發(fā)展的推動力科學(xué)與工程計算領(lǐng)域?qū)Σ⑿杏嬎隳芰Φ囊罂偸怯罒o止境的。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及其對經(jīng)濟(jì)與生活影響的日益深入并行計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和處理器、存儲器以及網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的發(fā)展密不可分并行計算機發(fā)展的推動力科學(xué)與工程計算領(lǐng)域?qū)Σ⑿杏嬎隳芰Φ囊?6計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類

Flynn分類法其弱點計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法47計算機體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法的擴展:根據(jù)內(nèi)存的物理分布、邏輯映射、讀取方式可以將MIMD類并行計算機系統(tǒng)進(jìn)一步細(xì)分為共享內(nèi)存，虛擬共享內(nèi)存，和分布式內(nèi)存三大類這三類并行系統(tǒng)所使用的編程模式有共享內(nèi)存和消息傳遞，以及兩種模式同時使用的混合模式計算機體系結(jié)構(gòu)的分類Flynn分類法的擴展:48共享內(nèi)存(UMA/SMP)所有共享內(nèi)存系統(tǒng)的共同特點是：計算機系統(tǒng)具有可以被所有處理器直接存取的共享內(nèi)存空間。由一個操作系統(tǒng)控制，并且整個系統(tǒng)僅有一個地址空間；各個處理器在內(nèi)存的存取上是平等的，處理器存取每個內(nèi)存單元的代價是一致的共享內(nèi)存(UMA/SMP)所有共享內(nèi)存系統(tǒng)的共同特點是：計算49虛擬/分布式共享內(nèi)存內(nèi)存不再是集中位于系統(tǒng)中的某一區(qū)域，而是物理分布在整個系統(tǒng)中；這種系統(tǒng)中連接處理器與內(nèi)存的網(wǎng)絡(luò)不再是簡單的、單一的總線/交叉開關(guān)/其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而是一種分級混合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在用戶看來，這種系統(tǒng)具有共享內(nèi)存系統(tǒng)的所有特征。虛擬/分布式共享內(nèi)存內(nèi)存不再是集中位于系統(tǒng)中的某一區(qū)域，而是50分布式內(nèi)存沒有一個共享的、囊括系統(tǒng)所有物理內(nèi)存的空間。分布式內(nèi)存系統(tǒng)所使用的編程模式是消息傳遞，系統(tǒng)的任何一個結(jié)點都具有獨立的操作系統(tǒng)，能獨立運行這類系統(tǒng)又被一些人稱為多處理機系統(tǒng)?？梢赃M(jìn)一步分為三個子類：分布式內(nèi)存沒有一個共享的、囊括系統(tǒng)所有物理內(nèi)存的空間。51分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類大規(guī)模并行處理（MPP，MassivelyParallelProcessing）指那些使用比較專有的、非大規(guī)模商品化的硬件和軟件，緊耦合的分布式內(nèi)存計算機系統(tǒng)；分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類大規(guī)模并行處理（MPP，Massively52分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類Beowulf集群它的每個處理結(jié)點都使用量產(chǎn)的商用計算機系統(tǒng)，互連網(wǎng)絡(luò)也使用量產(chǎn)的商用LAN/ATM網(wǎng)絡(luò)。Beowulf集群也被稱為工作站集群（COW，ClusterofWorkstations），或者工作站網(wǎng)絡(luò)。分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類Beowulf集群53分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類SMP集群它的每個結(jié)點都是一個SMP系統(tǒng)，互連網(wǎng)絡(luò)也使用類似Myrinet的高速網(wǎng)絡(luò)。SMP集群仍然可以適用以MPI（MessagePassingInterface）為代表的消息傳遞編程模式。另外，ＳＭＰ集群較之Beowulf集群，可以支持以MPI+OpenMP為代表的混合編程模式。分布式內(nèi)存系統(tǒng)分類SMP集群54并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程60年代初期主要是共享存儲多處理器系統(tǒng)當(dāng)時的IBMSystem360是這一時期的典型代表。（下圖IBMSystem360）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程60年代初期55IBMSystem360IBMSystem36056并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

伊利諾依大學(xué)和Burroughs公司此時開始了IlliacIV計劃。當(dāng)一臺規(guī)模大大縮小了的16CPU系統(tǒng)終于在1975年出現(xiàn)時，整個計算機界已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

伊利諾依大學(xué)和Burroughs公司57并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程首先是存儲系統(tǒng)概念的徹底革新。虛擬存儲和緩存的普遍應(yīng)用。IBM360/85系統(tǒng)與360/91反映了這一時期的主要變化（上圖360/91，下圖360/85）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程首先是存儲系統(tǒng)概念的徹底革新。虛擬存儲58并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程其次是半導(dǎo)體存儲器開始代替磁芯存儲器。CDC7600（下圖CDC7600）率先全面采用半導(dǎo)體存儲器，磁芯存儲器從此退出了歷史舞臺。與此同時，集成電路也出現(xiàn)了并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程其次是半導(dǎo)體存儲器開始代替磁芯存儲器。59計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件60并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程1976年CRAY1問世以后，向量計算機從此牢牢地控制著整個高性能計算機市場。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程1976年CRAY1問世以后，向量計61計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件62并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

微處理器的出現(xiàn)則使并行計算機的體系結(jié)構(gòu)邁出了另一大步。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開始進(jìn)行共享存儲多處理器系統(tǒng)的研究。C.mmp就是這一研究的具體成果。（下圖C.mmp）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

微處理器的出現(xiàn)則使并行計算機的體系結(jié)63計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件64并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代稍后出現(xiàn)了非常適合于SMP方式的總線協(xié)議，而伯克利加州大學(xué)則擴展性地提出了Cache一致性問題的處理方案。同一時期，基于消息傳遞機制的并行計算機也開始不斷涌現(xiàn)。例如InteliPSC系列（下圖InteliPSC）并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代稍后出現(xiàn)了非常適合于SMP方65計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件66并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

向量計算機漸漸衰落下去了。數(shù)據(jù)并行方式到了80年代中期又開始逐漸復(fù)興。并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

向量計算機漸漸衰落下去了。數(shù)據(jù)并行方67計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件68并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代末90年代初，共享存儲器方式的大規(guī)模并行計算機又獲得了新的發(fā)展。90年代以來，主要的幾種體系結(jié)構(gòu)開始走向融合。不過，IBM近年來大獲成功的SP1、SP2系列機群系統(tǒng)走的則是另外一條路線。面向的是通用的應(yīng)用領(lǐng)域并行體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程

80年代末90年代初，共享存儲器方式69并行體系結(jié)構(gòu)展望目前的并行計算機系統(tǒng)則主要有四類:第一類是多向量處理系統(tǒng),如CrayYMP90、NECSX3和FujitsuVP2000等;第二類是基于共享存儲的多處理機（SMP）系統(tǒng),如SGIPowerChallenge、曙光1號等;第三類是基于分布存儲的大規(guī)模并行處理(MPP)系統(tǒng),如IntelParagon、IBMSP2、曙光1000等；第四類是基于RISC工作站或高檔微機通過高速互連網(wǎng)絡(luò)連接而構(gòu)成的機群計算機系統(tǒng)，如清華同方探索集群計算機等。并行體系結(jié)構(gòu)展望目前的并行計算機系統(tǒng)則主要有四類:70并行體系結(jié)構(gòu)展望實現(xiàn)上述第一和第三類系統(tǒng)由于受研制費用高、售價高等因素的影響,其市場受到一定的限制。第二類系統(tǒng)由于共享結(jié)構(gòu)的限制,系統(tǒng)的規(guī)模不可能很大。由于機群系統(tǒng)計算機具有投資風(fēng)險小、可擴展性好、可繼承現(xiàn)有軟硬件資源和開發(fā)周期短、可編程性好等特點，目前已成為并行處理的熱點和主流。這種發(fā)展趨勢也恰好符合了專家對最高水平的計算機技術(shù)做過的預(yù)測。并行體系結(jié)構(gòu)展望實現(xiàn)上述第一和第三類系統(tǒng)由于受研制費用高、售71機群系統(tǒng)研究目前國內(nèi)外許多科研機構(gòu)都在對機群系統(tǒng)下的通信技術(shù)進(jìn)行深入的研究，下表中列舉了在機群系統(tǒng)中實現(xiàn)的幾種經(jīng)典的通信子系統(tǒng)。機群系統(tǒng)研究目前國內(nèi)外許多科研機構(gòu)都在對機群系統(tǒng)下的通信技術(shù)72計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件73機群系統(tǒng)研究目前，機群系統(tǒng)大多數(shù)采用商用高性能工作站或高檔PC，結(jié)點的運算速度問題不是很突出，因而主要的研究方面是在提高系統(tǒng)的并行效率，使系統(tǒng)的使用更為方便上，包括建立高效的通信系統(tǒng)，有效地管理全局資源和提供友好的并行應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境等。機群系統(tǒng)之所以能夠從技術(shù)可能發(fā)展到實際應(yīng)用主要是它與傳統(tǒng)的并行處理系統(tǒng)相比有以下幾個明顯的特點：機群系統(tǒng)研究目前，機群系統(tǒng)大多數(shù)采用商用高性能工作站或高檔P74機群系統(tǒng)研究系統(tǒng)開發(fā)周期短。用戶投資風(fēng)險小。系統(tǒng)價格低。節(jié)約系統(tǒng)資源。系統(tǒng)擴展性好用戶編程方便機群系統(tǒng)研究系統(tǒng)開發(fā)周期短。75機群系統(tǒng)研究跟傳統(tǒng)的RISC小型機或者由普通的PC服務(wù)器群比較，機群的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：機群系統(tǒng)研究跟傳統(tǒng)的RISC小型機或者由普通的PC服務(wù)器群比76計算機并行體系結(jié)構(gòu)的分類課件77機群系統(tǒng)整體框架機群系統(tǒng)整體框架78

曙光機群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

曙光機群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)79曙光4000L面向網(wǎng)格和HPC機群系統(tǒng)方案

曙光4000L面向網(wǎng)格和HPC機群系統(tǒng)方案

80機群系統(tǒng)研究今后幾年，我們將看到第三代機群的出現(xiàn)，試圖解決下列問題：功耗效益：單位功耗所提供的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）。成本效益：單位成本所提供的性能（performance）與生產(chǎn)力（productivity）?？臻g