3、多处理器架构与集群系统设计

多处理器架构与集群系统设计

1. 流水线处理器与重叠效应

流水线处理器可以通过在从内存获取变量 A 的值的同时，从指令中获取变量 B 的地址来实现重叠。流水线计算机将指令填充到其管道中，并立即开始处理所有指令，以最大化重叠效果。它们常用于超级计算机，因为在超级计算机中，指令处理速度至关重要。当故障发生时，如果不清楚具体正在执行哪条指令，调试工作将极具挑战性。

例如，早期的 IBM 370 型号 195 流水线处理器，执行错误（称为程序中断）会被编码，程序员可以据此判断发生的错误类型。错误通常会导致在错误发生时列出内存内容，即所谓的转储，它是整个程序空间的十六进制列表，包含指令、数据以及下一条要执行的指令的地址。大多数情况下，需要在转储中找到失败的指令，并可能查看该指令正在操作的数据。然而，当发生不精确的中断时，可能需要查看指示指令之前的大约十几条指令，因为从系统的角度来看，它们都在执行中。

2. 背板的作用

背板因其位于机柜后部而得名。带有 CPU 和内存的计算机板通过导轨滑入机柜，并插入后部的背板，在那里它们可以获取电源以及板对板的数据通信线路。

3. 多处理器的分类

多计算机是由许多独立计算机通过网络或背板互连而成的多处理器（关于背板的更多信息见相关注释）。从硬件角度来看，多处理器和多计算机之间存在显著差异，它们有时分别被称为紧密耦合和松散耦合的多处理器，这是指 CPU 与 RAM 之间的数据耦合。但从软件角度来看，它们看起来几乎相同，它们构成了一个特殊的类别，有自己的子类分类法，下面将详细介绍。

在 20 世纪 60 年代末，M. J. Flynn 创建了一个简单的计算系统分类法，以帮助