什么是分布式内存MIMD架构?


分布式内存MIMD架构被称为多计算机。它可以复制处理器/内存对,并通过互连网络将它们连接起来。处理器/内存对被称为处理单元(PE),PE彼此之间基本上是独立工作的。

只要通过消息传递就可以实现它们之间的交互,一个PE不能直接访问另一个PE的内存。这类MIMD机器被称为分布式内存MIMD架构或消息传递MIMD架构。

在分布式内存MIMD机器中,每个处理器都有其内存位置。每个处理器都没有关于其他处理器内存的显式知识。要传输数据,必须以消息的形式从一个处理器共享到另一个处理器。由于没有共享内存,因此争用问题在这些设备中并不是一个很大的问题。将多个处理器直接连接到彼此在经济上不可行。

为了避免这种大量的直接连接,一种方法是将每个处理器只连接到其他几个处理器。这种类型的设计可能会因为将消息从一个处理器沿消息路径传递到另一个处理器所需的时间而变得混乱。处理器实现简单消息路由所需的多重时间可能是相当可观的。

分布式内存MIMD架构的优点

分布式内存MIMD架构的优点如下:

  • 每个处理器在分布式内存系统中都有其本地内存,因此不存在争用问题。

  • 处理器不能通过共享数据结构连接,因此不需要像监视器那样复杂的同步方法。消息传递解决了通信和同步的所有需求。

  • 这些系统具有高度的可扩展性,并且是构建海量并行计算机的良好架构候选者。

分布式内存MIMD架构的缺点

分布式内存MIMD架构的缺点如下:

  • 为了在多计算机中实现高性能,必须特别注意负载平衡。尽管最近在自动映射和负载平衡方面投入了大量的研究工作,但在许多系统中,代码和数据在PE之间的划分仍然是用户的责任。

  • 基于消息传递的通信和同步可能导致死锁情况。在架构层面,避免由不正确的路由方案导致的死锁是通信协议设计者的任务。然而,在软件层面避免由基于消息的同步导致的死锁仍然是用户的责任。

  • 虽然多计算机中没有架构瓶颈,但需要进行消息传递以在进程之间物理复制数据结构。大量的数据复制可能导致性能显著下降。在第一代多计算机中尤其如此,其中应用的存储转发交换技术同时消耗了处理器时间和内存空间。

  • 在第二代多计算机中,由于引入了wormhole路由和专用通信处理器的使用,这个问题得到了根本性的解决,通信延迟提高了三个数量级。

更新于:2021年7月23日

6K+ 次浏览

启动您的职业生涯

完成课程获得认证

开始学习
广告