并行计算机体系结构中有哪些不同的并行方法？

在并行计算机体系结构中利用并行性的两种方法如下：

• 流水线

在流水线中，多个功能单元按顺序工作以实现单个计算。这些功能单元形成装配线或流水线。每个功能单元描述计算的特定阶段，每个计算都经过整个流水线。

如果只有一个计算要执行，则流水线无法提取任何并行性。但是，当需要多次实现相同的计算时，可以通过功能单元重叠这些计算。

假设流水线由 N 个功能单元（阶段）组成，并且执行其功能的最慢时间为 T。在这种情况下，可以每 T 时刻启动一个新的计算。当所有功能单元都在处理不同的计算时，流水线就会被填满。一旦流水线填满，每 T 时刻就会完成一个新的计算。

在收缩阵列中可以找到流水线应用的示例。但是，这里的阵列处理器在一维或二维上形成流水线。波阵列是收缩阵列的异步版本，其中数据根据数据流原理传输，但保留了收缩系统的流水线机制。

• 复制

在计算机中引入并行性的常用方法是复制功能单元，例如处理器。复制的功能单元可以一起对可用的复制计算资源一样多的数据组件实现类似的操作。经典示例是阵列处理器，它包含大量相同的处理器，对多个数据组件执行类似的操作。

波阵列和二维收缩阵列也同时使用复制和流水线并行性。所有 MIMD 体系结构都采用复制作为其主要的并行技术。在处理器内部，VLIW 和超标量处理器都可以应用它。一些多线程处理器也被设计用来利用复制。

然而，不仅处理器单元，而且内存库也可以被复制。交错内存设计是一种众所周知的技术，可以降低内存延迟并提高执行效率。

同样，I/O 单元也可以有利地进行复制，从而提高 I/O 吞吐量。复制最肤浅的方法是增加处理器总线中的地址和数据线。微处理器总线已经从 8 位总线发展到 64 位总线，并且这个过程不会很快停止。

Ginni

更新于：2021年7月20日

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