并行计算(2):并行计算和分布式处理的区别

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发布: 2016-06-07 15:49:21
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1、概念理解 物理处理器: 一个单核CPU,多核CPU的某个内核,都是一个物理处理器; 逻辑处理器: 通过超线程技术可以将一个物理处理器模拟成多个逻辑处理器, 超线程技术的目的是提高物理处理器的利用效率,开销是模拟的多个逻辑处理器在工作切换时,有不少

1、概念理解

物理处理器: 

    一个单核CPU,多核CPU的某个内核,都是一个物理处理器;

 

逻辑处理器:

    通过超线程技术可以将一个物理处理器模拟成多个逻辑处理器,
    超线程技术的目的是提高物理处理器的利用效率,开销是模拟的多个逻辑处理器在工作切换时,有不少的数据保存和恢复工作,因此实际处理性能的提升要弱于多核CPU的多个物理处理器;双核CPU的两个物理处理器,通过超线程技术也可以模拟成四个逻辑处理器,但随着多内核CPU的物理处理器数量增多,就不必使用开销较大的超线程技术了。为避免概念混淆,后续描述中若无特别指明,处理器都是指物理处理器,不再讨论超线程技术。

 

并发计算: 

    时分复用一个处理器,在单处理器上,分时、多任务操作系统采用并发计算的调度方法;

 

并行计算: 

    空间复用多个处理器;
    Intel多媒体指令优化集是针对一个处理器,扩展处理额外的数据,属于特殊的并行计算优化;

    多处理器系统,操作系统采用并行计算的调度方法,允许多个线程在多个处理器上同时执行。

 

串行计算: 

    一个处理器依次执行指令,单就一个线程而言,本质上是串行计算的。


处理单元: 

    一个独立的软/硬件系统,可以是一台PC,或者一个虚拟机系统;

 

分布式处理系统:

    某种处理任务被分解到多个处理器上,系统为扁平结构,一般上层有一个控制中心,下层有多个处理单元,通过下层多个处理单元的数量/功能扩展,来提高整个系统的处理性能;
    处理任务有两种分解方法:一种是同类处理任务的分解,属于数量扩展;另一种是按功能不同进行分解,属于功能扩展;两种分解方法一般都混合使用。

 

集中式处理系统:

    某种处理任务被集中到一个处理单元上,系统为星型结构,一般只有一个核心处理单元;即使核心处理单元有双机备份,也属于集中式处理系统。


2、技术范畴

任务:     任务有优先级
进程/线程:操作系统调度的最小单位


软件开发技术:
(1)系统层面 -> 集中式处理系统 - 对象是一个处理单元

               -> 包含一个处理器 -> 并发计算,调度优化
                                 -> 并行计算之指令优化(特例)
               -> 包含多个处理器 -> 并行计算
           
            -> 分布式处理系统 - 对象是多个处理单元

               -> 任务的数量分解,数量空间扩展;
               -> 任务的功能分解,功能空间扩展;

 

(2)算法层面 -> 一个处理器

               -> 并发计算

                  -> 分时调度 -> 新就绪的高优先级任务

                                 -> 可抢占
                                 -> 不可抢占,如Linux进程的核心态
                              -> 新就绪的低优先级任务

                                 -> 预留时间片,保证调度,延迟可预知

                  -> 多任务调度 -> 新就绪的高优先级任务

                                   -> 可抢占
                                   -> 不可抢占
                                -> 新就绪的低优先级任务

                                   -> 不保证及时调度,延迟不可预知
            -> 多个处理器

               -> 并行计算

                  -> 并行算法

                      -> 空间复用多个处理器的算法专题,略

                  -> 并行调度

                      -> 新就绪的高优先级任务->优先分配到空闲的处理器
                      -> 新就绪的低优先级任务->负荷分担分配到各个处理器

 

3、多内核CPU的技术展望
多内核CPU -> 一个处理单元

             -> 包含多个处理器 -> 并行计算 -> 并行算法 -> ...
                                           -> 并行调度 -> ...
          -> 虚拟机技术 -> 分布式处理系统

                           -> 多个处理单元

                              -> 任务的数量分解,数量空间扩展;
                              -> 任务的功能分解,功能空间扩展。

 

未来多核CPU的不同内核,如果赋予不同的功能,则更加容易组织成一个强大的分布式处理系统,规避了软件开发在并行计算方面的困难。

 


来源:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a2d4e8f010081rh.html

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