计算机系统结构论文
- 格式:doc
- 大小:65.50 KB
- 文档页数:11
1500字论文格式模板论文模板能提高编辑工作质量和效率并指导作者规范写作。
下面是由店铺整理的1500字论文格式模板,谢谢你的阅读。
1500字论文格式模板篇一计算机网络综述摘要:从计算机网络软件硬件进行阐述,使人们对计算机网络的构造以及设备有一个整体了解,以使在以后的工作和学习中,面对网络问题不再束手无策,从而提高工作和学习的效率。
关键词:计算机网络;网络组成;网络功能;网络设备中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1671-7597(2012)0110183-011 计算机网络的定义计算机网络就是利用通讯设备和通信线路将地理位置不同的、具有独立功能的多台计算机系统遵循约定的通信协议互连成一个规模大、功能强的网络系统,用功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)来实现交互通信、资源共享、信息交换、综合信息服务、协同工作以及在线处理等功能的系统。
2 计算机网络的分类1)计算机网络按照地理范围划分为:局域网、城域网、广域网和互联网四种;2)按拓扑结构划分为:总线型、星型、环型、树型和网状网;3)按交换方式划分为:线路交换网、存储转发交换网和混合交换网;4)按传输带宽方式进行划分为:基带网和宽带网;5)按网络中使用的操作系统分为:NetWare网、Windows NT网和Unix网等;6)按传输技术分为:广播网、非广播多路访问网、点到点网。
3 计算机网络系统的构成计算机网络系统通常由资源子网、通信子网和通信协议三个部分组成。
资源子网在计算机网络中直接面向用户;通信子网在计算机网络中负责数据通信、全网络面向应用的数据处理工作。
而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议,它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。
4 计算机网络的主要功能资源共享:计算机网络的主要目的是共享资源。
共享的资源有:硬件资源、软件资源、数据资源。
其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。
计算机系统结构论文--数据流计算机计算机系统结构论文数据流计算机在计算机科学的领域中,计算机系统结构的研究一直是推动技术发展的关键因素之一。
其中,数据流计算机作为一种独特的计算模型,具有其独特的特点和优势,为解决传统计算模式中的一些问题提供了新的思路和方法。
数据流计算机的基本概念源于对传统冯·诺依曼计算机体系结构的反思。
在传统计算机中,程序的执行顺序是由控制流决定的,即按照预先设定的指令顺序依次执行。
然而,数据流计算机则是以数据驱动的方式工作,数据的可用性决定了操作的执行,而非固定的指令顺序。
这种数据驱动的特性带来了许多显著的优点。
首先,数据流计算机能够实现高度的并行性。
由于操作的执行取决于数据的准备情况,而不是严格的顺序控制,因此多个操作可以在同一时间内并发执行,只要它们所需的数据已经就绪。
这极大地提高了计算机的处理能力,尤其是在处理大规模数据和复杂计算任务时,可以显著缩短计算时间。
其次,数据流计算机对于指令级并行的挖掘更加高效。
在传统计算机中,由于指令之间的依赖关系和控制流的限制,很难充分利用硬件资源来实现并行执行。
而在数据流计算机中,这些限制被打破,指令之间可以更加灵活地并行执行,从而充分发挥硬件的性能。
再者,数据流计算机在处理具有不规则数据依赖关系的应用时表现出色。
例如在人工智能中的一些算法,数据之间的依赖关系并非简单的线性或固定模式,数据流计算机能够更好地适应这种复杂的情况,提高计算效率。
然而,数据流计算机也面临着一些挑战和限制。
首先是硬件实现的复杂性。
为了支持数据驱动的执行方式,硬件需要具备高效的数据流向控制和资源分配机制,这增加了硬件设计的难度和成本。
其次,程序设计和调试的难度也相对较大。
由于数据流计算机的执行方式与传统计算机有很大的不同,程序员需要采用新的思维方式来设计和优化程序,这对于习惯了传统编程模式的开发者来说是一个不小的挑战。
此外,数据流计算机对于数据的缓存和存储管理也提出了更高的要求。
计算机毕业论文论文正文随着现代科技和信息技术的迅猛发展,计算机及信息学教育已成为高校实行素质教育的实质性举措,如何在现代教育中培养并提高学生的计算机应用能力,是计算机教育工作者的历史使命和责任。
下面是店铺为大家整理的计算机毕业论文,供大家参考。
计算机毕业论文范文一:计算机网络安全问题分析【摘要】伴随计算机技术发展步伐的加快,计算机网络的受到广泛运用。
计算机网络不仅为人们带来较大的便利,计算机网络安全问题也受到高度重视。
如果计算机网络产生安全问题,就会对计算机网络系统的顺利运行造成直接的影响,对计算机网络用户的利益造成严重的威胁。
现针对计算机网络安全存在的问题与对策予以阐述。
【关键词】计算机网络安全;问题;对策在整个信息化持续发展的新时期,计算机网络广泛应用。
计算机网络的产生,为人们的生活、工作提供较大的便利条件,为现代社会的发展提供技术支持。
但是,网络具备开放性与虚拟性两种特点,人们在运用网络时,极易受到网络黑客的侵袭,对计算机网络系统的安全造成严重威胁。
为了确保计算机的网络安全,确保计算机网络用户的根本利益,通过深入分析计算机网络安全问题,并采取合理的对策,确能够保证计算机网络的安全。
1计算机网络存在的安全问题1.1系统漏洞在对计算机网络系统构建时,通常会出现较多系统漏洞问题,例如,初始化、配置不合理以及服务安全性不高等,致使网络运行安全问题明显增加,导致网络系统的可靠性显著下降。
相关系统漏洞问题是导致网络运行出现故障的根本原因,致使安全事故的发生率越来越高,对网络服务质量造成直接的影响,对用户的运用具有不利影响。
1.2物理安全物理安全出现的问题通常有:用户身份的辨别不合理、间谍以及盗取等,上述物理安全问题能够利用强化管理的形式进行解决。
工作人员应该加强对机器设备的严格管理,对计算机运行设备的完整性密切查看,特别是应该对存储重要信息的设备进行保护。
1.3用户身份的鉴别在验证网络访问用户身份的过程中,在一定情况下会产生针对性的安全问题,采用的验证算法不具备科学性,口令具有的针对性与解除难度均不高,为不法人员留有机会。
计算机优秀学术论文随着现代信息技术的迅猛发展,计算机已经广泛地应用到社会的各行各业,下面是店铺整理的计算机优秀学术论文,希望你能从中得到感悟!计算机优秀学术论文篇一[计算机]网络安全与网络道德的思考网络安全与网络道德的思考Internet安全问题,是人们十分关注的问题。
据有关方面的了解,2001年的爱虫病毒与2002年的Code red蠕虫在若干小时之内传染了几十万台主机,每次造成10亿美元左右的损失。
有一份调查报告谈到,截止2002年10月,有88%的网站承认,它们中间有90%已经安装了防火墙和入侵监测等安全设备。
但最后一年内有88%受到病毒传染,而有关网络的研究表明,Internet具有free scale的性质,其感染病毒的域值,几乎为零。
所以国内外一些有识之士提出安全的“范式转换”,例如国外对现在的安全范式提出过两点看法:1) 传统的安全范式对Internet的“复杂性”缺乏足够的认识,安全最麻烦的问题所在是“复杂性”。
2) 以往(例如欧洲)对于信息安全所采取的措施是建立防火墙、堵漏洞,但没有从整体性、协同方面构建一个信息安全的网络环境。
可以说网络的安全问题是组织管理和决策。
研讨厅体系的精要可概括如下:1. 电脑是人脑研制出来的,在解决问题时,两者应互相配合,以人为主,充分发挥两者的积极作用。
我国的一位哲学家熊十力曾经把人的智慧(Human mind,心智或称脑智)分为性智与量智两类;性智一个人把握全面、定性的预测、判断的能力,是通过文学艺术等方面的培养与训练而形成的;我国古代的读书人所学的功课中,包括琴、棋、书、画,这对一个人的修身养性起着重要作用。
性智可以说是形象思维的结果,难以用电脑模拟,人们对艺术、音乐、绘画等方面的创造与鉴赏能力等都是形象思维的体现。
心智的另一部分称为量智,量智是通过对问题的分析、计算,通过科学的训练而形成的智慧。
人们对理论的掌握与推导,用系统的方法解决问题的能力都属于量智,是逻辑思维的体现。
计算机组装论文范文2篇计算机组装论文范文一:计算机组装与维修案例教学论文一、有效把握该课程的教学特点,制定有针对性的游戏教学策略计算机组装与维修案例教学的主要内容是计算机硬件设备的检测、维修、组装、安装、拆卸,这也是组成中职院校整体计算机教学的一个重要部分。
多年的教学经验证明,将游戏教学法引入中职院校的计算机组装与维修案例教学中,需要提前对课程的教学特点加以分析、总结,并以此为依据展开教学,运用轻松、快乐的教学项目来取代原本沉闷的课堂教学,使计算机组装与维修案例教学得到推动而进步。
科学设计并灵活应用游戏可以使学生的学习热情得到激发,并且有助于其尽快把握维修、组装计算机的特点与规律,使学生在正确引导下养成操作计算机的良好习惯。
所以,教师需要对游戏教学法的思路加以调节,在进行游戏的过程中传授知识,激发学生的求知欲望,提高其学习积极性。
比如,教师在计算机组装与维修案例课程的日常教学中,可将教学内容拆分为若干个部分,包括分析结构、拆卸训练、组装训练、维修技巧等,接着依次开始教学,并且将游戏教学法分别融入其中,通过这种方式来培养学生的学习兴趣、具体而言,教师在进行分项教学的组装项目教学时,可先将学生分为若干小组,每个小组的学生整体水平与人数相当,然后以小组为单位进行比赛。
要求各组学生依次将计算机拆卸后再组装,优胜者就是总体用时最少、正确完成组装的小组,这种竞赛方式不仅训练学生的计算机组装技巧,还可以培养其团队意识与合作学习能力。
而且全体学生都可以参与到计算机组装与维修案例教学的课堂教学活动中,教师能检验每个学生的学习成果,有针对性地展开教学,充分锻炼其维修和组装技能。
总而言之,这种分项教学的游戏教学方法效果理想,能够被长期应用于中职院校计算机组装与维修案例教学中。
二、制定具体的游戏教学项目,提高学生参与教学活动的积极性要将游戏教学法科学运用于计算机组装与维修案例教学中,需要详细制定游戏项目,使学生在引导下能够尽快融入课堂教学活动。
论OSI网络参考模型与TCP/IP网络结构的相同点和不同点摘要:计算机之间要交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则,用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则,为了减少网络协议设计的复杂性,网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整细节,而是将庞大为复杂的通信问题转化为若干个小问题,然后为每个小问题设计一个单独的协议,这些结构、协议之间有着相同和不同的地方来保障信息能后准确无误的输送、接收。
关键字:计算机网络;OSI网络参考模型;TCP/IP结构模型(一)计算机网络计算机网络是指将有独立功能的多台计算机,通过通信设备线路连接起来,在网络软件的支持下,实现彼此之间资源共享和数据通信的整个系统。
计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,是计算机与通信网络发展的高级阶段。
1.1.1计算机网络的定义凡是利用通信设备和线路按不同的拓扑结构将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来,以功能完善的网络软件(网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络中硬件、软件资源共享和信息传输的系统,成为计算机系统。
1.1.2计算机网路的功能a)数据交换和通信b)资源共享c)提高系统的可靠性和可用性d)均衡负荷,相互合作e)分布式网络处理1.1.3计算机网路的组成计算机网路是由计算机系统、通信链路和网络节点组成的计算机群,他是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,承担着数据处理通信两类工作。
a)资源子网b)通信子网(二)网络互连模型1977年,国际标准化组织(ISO)为适应网络标准化发展的需求,制定了开放系统互连参考模型,从而形成了网络体系结构的国际标准。
1.1.4 1. OSI结构与功能开放系统互连参考模型为开放式互联信息系统提供了一种功能结构的框架,他将整个网络划分成7个层次,如下图所示:1.1.4.1物理层物理层的目的是提供网络内两个实体间的物理接口和实现他们之间的物理连接,按位传送比特流,将数据信息从一个实体经物理信道送往另一个实体,为数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。
有关计算机操作系统及应用的论文计算机操作系统是计算机中不可缺少的重要组成部分,是计算机的灵魂,没有操作系统,计算机的功能与价值就无法实现下面是店铺为大家整理的有关计算机操作系统及应用的论文,供大家参考。
有关计算机操作系统及应用的论文范文一:计算机操作系统的功能、发展及分类摘要:操作系统是统一管理计算机软件、硬件资源,合理组织计算机的工作流程,随着计算机技术的发展,人们对计算机的人性化、方便简洁提出了更高的要求,减少计算机占用的空间,缩小计算机的体积和重量,使计算机能更加方便地携带成为未来计算机发展的一个重要方向,以及嵌入式硬件技术的不断提高,使得越来越多的嵌入式产品需要嵌入式操作系统的支持。
关键词:计算机操作系统;发展;分类中图书分类号:TP316-4 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)32-0077-02操作系统是计算机系统中非常重要的部分。
对操作系统的研究与实现一直是计算机科学中挑战性和实用性完美结合的典范。
不同的计算机环境和不同的应用环境,需要不同的操作系统。
从个人计算机到大型计算机,从办公自动化到电子商务应用环境,从小型企业管理到大型企业的工业自动化控制,都需要有操作系统的支持。
操作系统的职责是管理计算机系统的硬件资源、软件资源,控制计算机的整个工作流程。
一方面,计算机系统结构和硬件技术的发展推动了操作系统的发展,因此而出现了多种形式、能够满足多种应用、资源利用效率不断提高的操作系统;另一方面,操作系统技术的不断发展又使得计算机的处理器、存储器等硬件资源的利用率得到了很大提高,能够不断满足用户方便、高效、快捷应用计算机的需求。
计算机系统由硬件和软件两部分组成。
对于这类操作系统相信用过电脑的人都不会陌生,这是全球最大的软件开发商——Microsoft(微软)公司开发的。
Microsoft公司的Windows系统在操作系统中占有绝对优势。
主流Windows系统都可以用在工作站中,如高Windows NT 4.0、Windows 9x/ME/XP、Windows 2000,以及最新的Windows 2003等。
5000字计算机毕业论文3篇计算机毕业论文6000字精品文档,仅供参考5000字计算机毕业论文3篇计算机毕业论文6000字电子计算机通称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算、逻辑计算,具有存储记忆功能,能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据。
它由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。
下面是本站为大家整理的5000字计算机毕业论文,供大家参考。
5000字计算机毕业论文1试论船舶计算机网络系统与网络安全管理论文关键词:船舶计算机网络系统网络安全管理论文摘要:本文对船舶计算机网络系统的安全现状和问题原因进行了概括性的叙述,对网络安全的需求进行了研究分析。
从实施船舶计算机网络系统安全管理的现实条件和实际要求出发,提出了船舶计算机网络系统安全管理的策略和解决方案,针对不同情况的船舶提出了相应的实施建议。
1引言进入二十一世纪以来,随着船舶自动化和信息化程度不断提高,船舶计算机网络系统及其应用得到了迅速发展。
越来越多的新造船舶采用计算机网络技术将船舶轮机监控系统、航海驾驶智能化系统、船舶管理信息系统(SMIS)等应用纳入一个统一的网络系统,实现船岸管控一体化。
在我司近几年建造的4万吨级以上的油轮上,普遍安装了计算机局域网。
一方面,计算机网络用于传输船上动力装置监测系统与船舶航行等实时数据;另一方面,计算机网络用于船舶管理信息系统(功能包括船舶机务、采购、海务、安全、体系管理与油轮石油公司检查管理)并通过网络中船舶通讯计算机实现船岸间的数据交换,实现船岸资源共享,有利于岸基他船舶管理人员对船舶的监控与业务指导。
前者属于实时系统应用,后者属于船舶日常管理系统应用,在两种不同类型的网络应用(子网)之间采用网关进行隔离。
目前,船舶计算机网络系统采用的硬件设备和软件系统相对简单,因此,船舶计算机网络的安全基础比较薄弱。
随着船龄的不断增长,船上计算机及网络设备逐渐老化;并且,船上没有配备专业的人员负责计算机网络和设备的运行维护和管理工作,所以船舶计算机及网络的技术状况比较差,影响各类系统的正常使用与船岸数据的交换。
计算机科学与技术系课程总结专业名称网络工程课程名称计算机操作系统项目名称操作系统与其进程和线程班级 12级网络工程2班学号 **********姓名白丽丽同组人员日期 2014年11月4日操作系统与其进程和线程白丽丽(1204032007)一、概述操作系统(Operating System,OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充。
其主要作用是管理好这些设备,提高他们的利用率和系统吞吐量,并为用户和应用程序提供一份简单的借口,便于用户使用。
OS是现代计算机系统中最基本和最重要的系统软件,而其他的诸如编译程序、数据库管理系统等系统软件,以及大量的应用软件,都依赖于操作系统的支持,取得它所提供的服务。
事实上OS已成为现代计算机系统、多处理机系统、计算机网络中都必须配置的系统软件。
操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。
操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。
操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。
操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。
操作系统是一个庞大的管理控制程序,大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。
目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。
但所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。
目前的操作系统种类繁多,很难用单一标准统一分类。
计算机科学论文框架设计与内容撰写引言:计算机科学的发展迅猛,与之伴随的是对于学术研究与论文撰写的需求也日益增长。
本文旨在探讨计算机科学论文的框架设计与内容撰写,以引导读者规范和优化自己的论文写作流程。
一、选择适当的论文框架1. 选择适当的论文类型在撰写计算机科学论文前,首先需要确定所要写的论文类型,例如:调研报告、系统设计与实现、实验研究、综述等。
根据论文类型的不同,可以选择不同的框架结构。
2. 基本框架结构通常情况下,计算机科学论文的基本框架包括:引言、相关工作、方法和实验、结果与讨论、结论等。
这一框架结构在大部分计算机科学论文中都有广泛应用,并能够提供清晰的逻辑结构,方便读者理解论文内容。
3. 特定领域的框架结构近年来,随着计算机科学领域的进一步拓展,一些特定领域的论文也提出了相应的框架结构。
例如深度学习领域的论文常常包括:介绍、方法、实验、结果、讨论等几个部分。
因此,根据所研究领域的特点,选择相应的框架结构能够更好地满足论文的需求。
二、内容撰写与论证1. 清晰的问题陈述在引言部分,需要准确而清晰地陈述研究问题,并阐明研究的目的和意义。
问题陈述应简明扼要,准确描述研究的方向和目标,引起读者的兴趣。
2. 深入的相关工作相关工作部分是论文中的重要组成部分,需要对已有的相关研究进行归纳和总结。
要点要全面,包括相关领域的经典文献和具有重要影响的研究成果。
同时,需通过对相关工作的分析与比较,凸显自己的创新点和研究的差异性。
3. 方法与实验设计在论文的方法与实验部分,需要详细描述所采用的方法与实验设计。
具体来说,应该包括研究对象、实验环境、数据采集方法等内容。
同时,也需要解释所选用方法的原理和适用性,确保读者理解和接受实验设计的合理性。
4. 结果与讨论结果与讨论部分是论文的关键,需要对实验结果进行客观的分析和讨论。
可以通过数据分析、性能比较等方式来验证研究的有效性,并进行详细解释。
同时,还需要对结果进行合理的解读和讨论,并与相关工作进行比较。
计算机系统结构论文计算机系统结构中多处理机技术摘要:多处理机通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通信网络进行通信。
利用多台处理机进行多任务处理,协同求解一个大而复杂的问题来提高速度,或者依靠冗余的处理机及其重组能力来提高系统的可靠性、适应性和可用行。
该文介绍了微处理器的发展、多处理机的总线以及处理机系统中通信和存储技术的发展和两种特殊的多处理机系统结构。
关键词:多处理机;体系结构;总线微电子技术和封装技术的进步,使得高性能的VLSI 微处理器得以大批量生产,性能价格比不断合理,这为并行多处理机的发展奠定了重要的物质基础。
计算机系统性能增长的根本因素有两个:一是微电子技术,另一个是计算机体系结构技术。
五十年代以来,人们先后采用了先行控制技术、流水线技术、增加功能部件甚至多机技术、存储寻址和管理能力的扩充、功能分布的强化、各种互联网络的拓扑结构以及支持多道、多任务的软件技术等一系列并行处理技术,提高计算机处理速度,增强系统性能。
多处理机体系结构是计算机体系结构发展中的一个重要内容,已成为并行计算机发展中人们最关注的结构。
1 微处理器的发展20 世纪80 年代中期,RISC 精简指令集计算机,用20%指令的组合实现了CISC 计算机指令系统不常用的80%指令的功能。
在提高性能方面,RISC 采用了超级流水线、超级标量、超长指令字并行处理结构;多级指令Cache;编译优化等技术,充分利用RISC 的内部资源,发挥其内部操作的并行性,从而提高流水线的执行效率。
20 世纪80 年代后期,RISC 处理机的性能指标几乎以每年翻一番的速度发展,它对于提高计算机系统的性能和应用水平起着巨大的作用。
目前,由Intel 和HP 两家公司联合开发的基于IA—64 架构的Merced 芯片,并由其共同定义的显式并行指令计算技术EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing ),将为微处理器技术的发展带来突破性进展。
EPIC 技术主要指编译器在微处理器执行指令之前就对整个程序的代码作出优化安排,编译器分析指令间的依赖关系,将没有依赖关系的指令(最多3 个)组成一“组”,由Merced内置的执行单元读入被分成组的指令群并执行。
从理论上讲,EPIC 可以并行执行3 倍于执行单元数的指令。
64 位体系结构的Merced 芯片还采用了指令预测、数据预装等技术,可以显著地减少实际执行程序的长度,同时增强语句执行的并行性,经过代码的重组,程序的执行时间比基于传统体系结构的微处理器几乎减少了一半;更加不同凡响的是,可以消除分支预测错误的三分之二。
IA—64 微处理器具有128 个通用寄存器以及128 个浮点寄存器,而目前基于RISC 的微处理器通常只有32 个寄存器。
它还具有更为丰富的与大量寄存器相连的附属功能部件,使得其应用更为广泛,同时内部各功能部件之间的可伸缩性扩展了机器的“宽度”,提高了系统的性能。
容量更大的Cache 以及更多的读写端口,使得基于IA—64 微处理器的速度不再受到存储延迟的限制。
EPIC 设计的Merced 芯片可并行处理十几个运算,而当今最优秀的芯片也只能并行处理4 个运算操作。
EPIC 芯片用并行方式执行任务而不用顺序执行,这将使其速度比现在的CISC 和RISC 芯片至少快两倍。
只有0.18 微米微小距离的迹线间宽度也使芯片时钟能够达到900MHZ。
使用EPIC 设计的Merced 是第一个被分为三部分的芯片:一部分运行CISC,另一部分运行RISC,第三部分运行EPIC。
把三种体系结合于一块芯片意味着现存的应用程序将仍然可以运行在基于新芯片的服务器上。
2 多处理机的总线目前,在多处理机系统中有两种主要的连接方式:一种是共享存贮器的的多处理机系统,另一种是消息传递的分布式多处理机系统。
由于专用信号处理系统一般要求结构紧凑,在满足实时性要求的前提下,对系统资源的利用率要求放在比较次要的位置上,故其操作系统简单实用,不具备消息传递的多处理机系统中的复杂的消息寻径能力;另外,由于信号处理场合的大计算量要求,系统内处理机比较多,单纯的共享总线结构效率不高。
因此,共享总线结构和分布式结构相结合是一种发展趋势。
大多数多处理机系统的互连结构可归结为共享总线系统结构,共享总线系统结构为传统多处理系统的互连形式,由于没有通信口,处理机之间交换数据必须通过共享存贮器,其处理效率随着处理机数目增加而下降。
3 通信的发展由于通信通常在芯片的外部实现,其速度远低于芯片内部的计算速度,因而通信往往成为并行多处理机系统发展的瓶颈。
通信网络中,总线结构最简单,节点机数目较大时,总线上的通信趋于饱和,成为并行机发展的瓶颈。
采用开关网络来取代总线可以增加通信通路的数目,消除通信瓶颈。
交叉开关可以提供任意源节点到任一目的节点的通路,但硬件成本高。
N 个部件互联需要O(N2)交叉点的开关,当N>100 时,成本之高是惊人的。
折衷的办法是采用多级开关,适当减少互连通路以降低成本,但通信性能也会随之下降。
消息传递是一种有效的通信方法。
消息格式的改进使多计算机的寻径由存储转发方式演进为虫蚀方式。
第一台多计算机系统采用的是存储转发(store and forword)寻径方式。
在存储转发网络中,包是信息流的基本单位,每个节点有一个包缓冲区,包从源节点经过一系列中间节点到达目的节点。
包交换的寻径方式以其较高的传输带宽和较低的平均传输时延,更适合于具有动态和突发特性的MMP 系统的数据传送。
目前的一些多计算机系统多采用虚拟直通的寻径方式。
其思想是:为了减少时延,没有必要等到整个消息全部缓冲后再作路由选择,只要接受到用作寻径的消息头部即可判断。
其通信时延与节点无关,这对于存储转发的寻径方式来说是一个非常大的改进。
然而,当出现寻径阻塞时,虚拟直通方式只有将整个消息全部存储在寻径节点中,直到寻径通道不阻塞时才能将消息发出,这就需要每个寻径节点都有足够的缓冲区来存储可能出现的最大的信息包,在这一点上,虚拟直通方式与存储转发的寻径方式是一样的,同样不利于VLSI 的实现。
因此,虚拟直通方式在最坏的情况下与存储转发方式的通信时延是一样的。
新型的多计算机系统采用的是虫蚀寻径方式,它克服了上述的缺点。
包被进一步分成更小的片,每个片相当于虫的一个节,“蠕动”是以节为单位顺序地向前爬行。
只有头片知道包发往何处,所有数据片必须跟着头片。
不同的包可交替地传送,但不同包的片不能交叉,否则它们可能被送到错误的目的地。
每个消息中的片以流水方式在网络中向前“蠕动”。
当消息的头片到达一个节点A 的寻径器后,寻径器根据头片的寻径消息立即作出路由选择。
可以看出,虫蚀寻径有以下优点:每个节点的缓冲区较小,易于VLSI 实现;较低的网络传输时延,所有的片以流水方式向前传输,采用了时间并行性,网络时延正比于消息包的长度,传输距离对于它的影响很小;通道共享性好,利用率高,对通道的预约和释放是结合在一起的一个完整的过程,有一段新的通道后立即放弃用过的一段旧通道;易于实现选播广播通信方式等。
虫蚀寻径通信技术作为一种新型的消息通信方式,具有很好的应用前景。
4 存储技术的发展与古典的冯·诺依曼计算机以运算器为中心不同,现代计算机系统以存储器为中心。
存储技术的发展在很大程度上影响着多处理机系统结构的发展。
Cache、主存、磁盘这三个存储器可以分别构成“Cache—主存”和“主存—磁盘”两个存储系统,也可以构成一个“Cache—主存—磁盘”存储系统。
“Cache—主存”和“主存—磁盘”组成的两个存储系统组织方式是指:当CPU 要访问存储器时,给出一个虚拟地址,由存储管理部件MMU(Memory Management Unit)中的地址部件把CPU 发出的虚拟地址变换成主存物理地址,然后用主存物理地址访问Cache。
如果要访问的数据和指令在Cache 中被找到,则Cache 命中,否则发出Cache 块失效,用这个物理地址访问主存储器,取出一块数据和指令装入Cache,也把CPU 所需要的数据和指令送往CPU。
“ache—主存—磁盘”组成的存储系统组织方式是指:当CPU 要访问存储器时,把虚拟地址直接送往存储管理部件Cache。
Cache能直接接受虚拟地址的访问,把CPU 所需的数据和指令找出来。
如果Cache 发生块失效,则用经过MMU 变换得到的主存物理地址访问主存储器,把读出的一块数据和指令装入Cache,同时也把CPU 所需的数据和指令送入CPU。
全Cache 存储系统是一种新型系统,就是不用主存,只用Cache 和辅存两种存储器构成“Cache—辅存”存储系统。
这种系统的等效访问周期与Cache 很接近,等效存储容量就是虚拟地址空间的容量。
5 大规模并行处理机系统MPP和群机并行系统MPP 是一种由成百上千乃至上万个微处理器所组成的、基于分布式存储的大规模并行处理系统。
其体系结构发展特点是:节点机型选用通用高性能RISC 微处理器芯片,它具有VLSI 硅片、坤化镓技术、高密度组装和光技术。
一般均在节点上设计一个功能较强的通信处理机构,尽量减轻处理器的通信开销,有的甚至在节点上增设一个处理器作为通信处理机。
MPP 系统采用分布式存储方式使系统容易扩充,但由于每个处理机不能直接访问非本地存储器而采用消息传递方式来解决这一问题,这使得编程困难且通信开销增大,因而广泛使用虚拟共享存储技术。
这是在基于分布存储器的多处理机上,实现物理上分布但逻辑上共享的存储系统。
其思想是:将物理上分散的各个处理机使用的局部存储器,在逻辑上加以统一编址,形成一个统一的虚拟地址空间来实现存储器的共享。
每个处理机可以访问全局存储器的任一位置,用户可以把它当成全局共享存储系统。
虚拟共享存储系统的优点有:编程容易,系统结构灵活,可扩充性好,有较好的软件移植性等。
MPP 系统采用高速互联网的拓扑结构由初期的超立方体转向三维网、多级互联网和交叉开关。
近几年来,随着通信网络技术的飞速发展,使分布式计算机专用互联网有逐渐转向标准通信网络的趋势。
ATM 技术是适合于B-ISDN 的标准通信协议,利用ATM网可将各种类型的计算机连接成分布式并行计算机系统。
群机系统是利用高速通信网络将一组工作站、服务器、小型机甚至巨型机或MMP 系统连接起来,在并行程序设计及可视化人机交互集成环境(如PVM、EXPRESS 等)支持下,统一调度,协调处理,实现高效并行处理的系统。
从结构和节点间的通信方式来看,群机系统也属于分布式存储系统,主要利用消息传递方式实现各节点间的通信。
目前已实现和正在研究中的群机系统大多采用现有商用工作站/PC 和通用LAN 网络,而且大多数群机系统的并行编程环境也建立在一般的UNIX 操作系统之上,这样系统开发的重点在通信和并行编程环境上,既不用重新研制计算机节点,又不用重新设计操作系统和编译系统,可以缩短开发周期、减少系统的开发与维护费用,还可以利用最新的微处理器技术,使得节点机性能保持与处理器发展的同步,而且节点机系统管理相对容易,可靠性高。