计算机架构 多处理器系统

一、概述

1.1 重要概念

粗粒度和细粒度的多线程

1） 粗粒度多线程：通过在不同线程之间进行切换，能够在一定程度上缓解因高代价和长时延的阻塞操作而导致的吞吐率下降问题。
优点：显著降低了线程切换发生的频率，同时不影响各个独立线程的运行速度。
缺点：无法有效提升系统的整体吞吐能力。

2） 细粒度多线程：允许在每条指令之间进行程序上下文的切换，从而避免了流水线中出现完全空闲的阶段，促使多个线程能够交替执行。
优点：可以有效隐藏由各种长度不一的阻塞操作所引发的吞吐率损失。
缺点：会导致每个独立线程的执行速度下降。这是由于即便没有发生阻塞，其他线程的指令插入也会造成额外的时间延迟。

3） 同时多线程：在一个时钟周期内安排多个指令使用流水线槽位。
优点：实现了指令级与线程级并行性的同步达成。
缺点：实际应用中仍存在诸多限制因素，例如活跃线程的数量、缓冲区容量、可并行执行的指令数量以及从多个线程中提取指令的能力等，这些都会对流水槽的实际利用率产生影响。

评估指标

通信延迟分析

通信延迟由发送开销、跨越时间、传输延迟以及接收开销四部分共同构成。

跨越时间

信号在传输过程中，从发送端的线路接口至接收端的线路接口所经历的时间间隔。

传输时间分析

将所有信息量数值与线路带宽数值进行