并行计算(2)：并行计算和分布式处理的区别

1、概念理解 物理处理器： 一个单核CPU，多核CPU的某个内核，都是一个物理处理器； 逻辑处理器： 通过超线程技术可以将一个物理处理器模拟成多个逻辑处理器， 超线程技术的目的是提高物理处理器的利用效率，开销是模拟的多个逻辑处理器在工作切换时，有不少

1、概念理解

物理处理器： 

    一个单核CPU，多核CPU的某个内核，都是一个物理处理器；

 

逻辑处理器：

    通过超线程技术可以将一个物理处理器模拟成多个逻辑处理器，
    超线程技术的目的是提高物理处理器的利用效率，开销是模拟的多个逻辑处理器在工作切换时，有不少的数据保存和恢复工作，因此实际处理性能的提升要弱于多核CPU的多个物理处理器；双核CPU的两个物理处理器，通过超线程技术也可以模拟成四个逻辑处理器，但随着多内核CPU的物理处理器数量增多，就不必使用开销较大的超线程技术了。为避免概念混淆，后续描述中若无特别指明，处理器都是指物理处理器，不再讨论超线程技术。

 

并发计算： 

    时分复用一个处理器，在单处理器上，分时、多任务操作系统采用并发计算的调度方法；

 

并行计算： 

    空间复用多个处理器；
    Intel多媒体指令优化集是针对一个处理器，扩展处理额外的数据，属于特殊的并行计算优化；

    多处理器系统，操作系统采用并行计算的调度方法，允许多个线程在多个处理器上同时执行。

 

串行计算： 

    一个处理器依次执行指令，单就一个线程而言，本质上是串行计算的。

处理单元： 

    一个独立的软/硬件系统，可以是一台PC，或者一个虚拟机系统；

 

分布式处理系统：

    某种处理任务被分解到多个处理器上，系统为扁平结构，一般上层有一个控制中心，下层有多个处理单元，通过下层多个处理单元的数量/功能扩展，来提高整个系统的处理性能；
    处理任务有两种分解方法：一种是同类处理任务的分解，属于数量扩展；另一种是按功能不同进行分解，属于功能扩展；两种分解方法一般都混合使用。

 

集中式处理系统：

    某种处理任务被集中到一个处理单元上，系统为星型结构，一般只有一个核心处理单元；即使核心处理单元有双机备份，也属于集中式处理系统。

2、技术范畴

任务：     任务有优先级
进程/线程：操作系统调度的最小单位

软件开发技术：
(1)系统层面 -> 集中式处理系统 - 对象是一个处理单元

               -> 包含一个处理器 -> 并发计算，调度优化
                                 -> 并行计算之指令优化（特例）
               -> 包含多个处理器 -> 并行计算
           
            -> 分布式处理系统 - 对象是多个处理单元

               -> 任务的数量分解，数量空间扩展；
               -> 任务的功能分解，功能空间扩展；

 

(2)算法层面 -> 一个处理器

               -> 并发计算

                  -> 分时调度 -> 新就绪的高优先级任务

                                 -> 可抢占
                                 -> 不可抢占，如Linux进程的核心态
                              -> 新就绪的低优先级任务

                                 -> 预留时间片，保证调度，延迟可预知

                  -> 多任务调度 -> 新就绪的高优先级任务

                                   -> 可抢占
                                   -> 不可抢占
                                -> 新就绪的低优先级任务

                                   -> 不保证及时调度，延迟不可预知
            -> 多个处理器

               -> 并行计算

                  -> 并行算法

                      -> 空间复用多个处理器的算法专题，略

                  -> 并行调度

                      -> 新就绪的高优先级任务->优先分配到空闲的处理器
                      -> 新就绪的低优先级任务->负荷分担分配到各个处理器

 

3、多内核CPU的技术展望
多内核CPU -> 一个处理单元

             -> 包含多个处理器 -> 并行计算 -> 并行算法 -> ...
                                           -> 并行调度 -> ...
          -> 虚拟机技术 -> 分布式处理系统

                           -> 多个处理单元

                              -> 任务的数量分解，数量空间扩展；
                              -> 任务的功能分解，功能空间扩展。

 

未来多核CPU的不同内核，如果赋予不同的功能，则更加容易组织成一个强大的分布式处理系统，规避了软件开发在并行计算方面的困难。

 

来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a2d4e8f010081rh.html