高等计算机系统结构.ppt

分布存储的两种编程方法： （1）message-passing，用send，receive原语实现通信，要求程序员在进程的整个运行期间对数据的移动都很清楚； （2）romote procedure call，语言一级传送控制与数据，可以看作是本地调用，但透明度有限。 缺点： 这两种方法都是用来解决不同地址空间的问题，在接点间传递复杂数据结构时都比较困难，需要打包，传递指针也不可能实现。由于个处理机拥有不同的地址空间，使得进程迁移时，该进程所分配到的操作系统资源也得一起移动（打开得文件、文件存取控制块等），这很费时。 5.4.2 DSM与SVM 1.DSM和SVM的提出 如何把共享和分布的优点结合起来，取长补短？ 共享分布存储器（Distributed shared Memory，DSM） 虚拟共享存储器（Shared Virtual Memory，SVM） ——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器系统。 虚拟共享存储器的逻辑结构： CPU1 …… 虚拟共享存储器 LM1 CPU2 LM2 CPUn LMn 地址映射 部件 地址映射 部件 …… 地址映射 部件 MIMD机器存储系统的发展方向： 共享存储器 分布存储器 共享分布存储器 2.DSM系统的特点 在DSM系统中，每一台处理机都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器系统。 优点： 编程容易 系统结构灵活 可扩展性好 系统价格低 有较好的软件移植性 DSM系统编制的程序比用消息传递方式编制的程序效率高： （1）在DSM系统中，数据都是以块的方式进行传送，如果一个程序具有较高的局部性，则当把一个数据块传送到一个结点后，该结点对它的访问就成为本地访问，而消息传递方式的每次访问都需要通讯。 （2）许多并行应用程序都是分阶段执行的，每次执行前，都有一个数据交换阶段，其时间受通讯限制。在DSM系统中，数据只有用到的时候才传送，取消了数据交换阶段，把通讯时间加以分散，提高了并行性。 （3）DSM提供的虚存空间比单个结点的存储空间大得多，减少了换页操作。 3.实现DSM的途径 主要有三种： （1）硬件实现：将传统的cache技术扩展应用到松耦合分布式存储多处理机。要增加专用部件以取得高效的实现。 （2）操作系统和库实现：利用虚拟存储管理机制取得共享（sharing）和一致（coherence）。 （3）编译实现：自动将共享访问转换成同步和一致原语。用户需要显式控制全局数据，当传递大量数据时或试图进行进程迁移时极其复杂。 4.主要技术 结构（structure） 粒度（granularity） 数据访问与一致性（access and cosistency） 一致性语义（coherence semantics） 可扩展性（scalability） 异构性（heterogeneity） 结构——指共享数据在存储器中的框架（如对象和语言的类型）； 粒度——指基本共享单位长度（如字节、字、页或复杂数据结构）。 第五章 并行存储器系统 5.1 存储器系统的层次结构 5.2 包含性、一致性和局部性 5.3 存储器容量的规划 5.4 虚拟存储器技术 5.5 交叉访问的存储器 5.5.1 两种组织方式 5.5.2 两种方式的比较 5.3.3 带宽和容错 5.5 交叉访问的存储器 主存储器由多个模块构成。 假设主存储器包含m=2a个存储器模块，每个模块包含w=2b个存储单元（字），则总存储容量为 5.5.1 两种组织方式 交叉访问的存储器可以分为两种： (1)低位交叉方式 (2)高位交叉方式 1.低位交叉方式 存储器地址的低a位用来指明存储器模块，高b位是每个模块内的字地址。 低位m路交叉存取如下图： 地址译码器 MAB 0 m …… m(w-1) MDB M0 MAB 1 m+1 …… mw-m+1 MDB M1 …… MAB m-1 2m-1 …… mw-1 MDB Mm-1 M D B 字 模块 …… 地址 a b 数据总线 存储器数据缓冲器 模块地址缓冲器 字地址缓冲器 2.高位交叉方式 存储器地址的高a位作为存储器模块地址，邻接的存储器单元被分配在同一个存储器模块中，在每个存储器周期内，只能对各模块存取一个字。所以不支持邻接单元的成块存取。 高位m路交叉存取如下图： 地址译码器 MAB 0 1 …… w-1 MDB M0 MAB w w+1 …… 2w-1 MDB M1 …… MAB (m-1)w mw-w