单处理机系统

更新时间:2022-08-25 11:43

一个计算机系统只包括一个运算处理器,则称之为单处理机系统。

简介

单处理机系统只有一条指令流水线指令流水线流水线结构。有的简单指令,只要一个时钟周期时钟周期平均执行指令的条数小于1,即它的指令级并行度ILP<1。

超标量超流水线和超标量超流水线三种处理机在一个时钟周期内可以执行完成多条指令,即它们的指令级并行度ILP都大于1。

单处理机系统与多处理机系统区别

早期的计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器。程序员编写串行执行的代码,让其在CPU上串行执行,甚至每一条指令的执行也是串行的(取指令、取操作数、执行操作、存储结果)。为提高计算机处理的速度,首先发展起来的是联想存储器系统和流水线系统,ghostwin7前者提出了数据驱动的思想,后者解决了指令串行执行的问题,这两者都是最初计算机并行化发展的例子。随着硬件技术的进步,并行处理技术得到了迅猛的发展,计算机系统不再局限于单处理器和单数据流,各种各样的并行结构得到了应用。目前计算机系统可以分为以下4类。

(1)单指令流单数据流(SISD)。一个处理器在一个存储器中的数据上执行单条指令流。

(2)单指令流多数据流(SIMD)。单条指令流控制多个处理单元同时执行,每个处理单元包括处理器和相关的数据存储,一条指令事实上控制了不同的处理器对不同的数据进行操作。向量机和阵列机是这类计算机系统的代表。

(3)多指令流肀数据流(MISD)。一个数据流被传送给一组处理器通过这一组处理器卜的不同指令操作最终得到处理结果。该类计算机系统的研究尚在实验室阶段。

(4)多指令流多数据流(MIMD)。多个处理器对各自不同的数据集同时执行不同的指令流。可以把MIMD系统划分为共享内存的紧密耦合MIMD系统和内存分布的松散耦合MIMD系统两大类。

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