单处理器系统、
直到最近,大多数系统仍采用单处理器。单处理器系统只有一个主CPU,以便执行一个通用指令集,该指令集包括执行用户进程的指令。几乎所有单处理器系统都带有其他专用处理器。它们或为特定设备的处理器,如磁盘、键盘、图形控制器;或为更通用的处理器如在系统组件之间快速移动数据的I/O处理器。
所有这些专用处理器执行有限指令集,而并不执行用户进程。在有的环境下,它们由操作系统来管理,此时操作系统将要做的任务信息发给它们,并监控它们的状态。例如,磁盘控制器的微处理器接收来自主CPU的一系列请求,并执行自己的磁盘队列和调度算法。这种安排使得主CPU不必再执行磁盘调度。PC的键盘有一个微处理器来将击键转换为代码并发送给CPU。在其他的环境下,专用处理器作为低层组件集成到硬件。操作系统不能与这些处理器通信,但是它们可以自主完成任务。专用处理器的使用十分常见,但是这并不能将一个单处理器系统变成多处理器系统。如果系统只有一个通用CPU,那么就为单处理器系统。
多处理器系统、
近年来,多处理器系统(multiprocessing system)(也称为并行系统( parallel system)多核系统(multicore system))开始主导计算领域。这类系统有两个或多个紧密通信的CPU它们共享计算机总线,有时还共享时钟、内存和外设等。多处理器系统起初主要应用于服务器,后来也应用于桌面和笔记本系统。近来,多处理器也出现在移动设备上,如智能手机和平板电脑。
多处理器系统有三个主要优点:
- 增加吞吐量:通过增加处理器数量,以期能在更短时间内完成更多工作。采用N个处理器的加速比不是N,而是小于N。当多个CPU协同完成同一任务时,为了让各部分能够正确执行,会有一定的额外开销。这些开销,加上竞争共享资源,会降低因增加了CPU的期望增益。这类似于N位程序员一起紧密工作,而不能完成N倍于单个程序员的工作量。
- 规模经济:多处理器系统的价格要低于相同功能的多个单处理器系统的价格,因为前者可以共享外设、大容量存储和电源供给。如果多个程序需要操作同―数据集,那么将这些数据放在同一磁盘并让多处理器共享,将比采用多个具有本地磁盘的计算机和多个数据副本更为节省。
- 增加可靠性:如果将功能分布在多个处理器上,那么单个处理器的失灵不会使得整个系统停止,而只会使它变慢。如果10个处理器中的1个出了故障,那么剩下的9个会分担起故障处理器的那部分工作。因此,整个系统只是比原来慢了10%,而不是完全失败。
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