多处理器与硬件多线程

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多处理器基本概念知识导图

多处理器基本概念

类型 核心特征
SISD 单指令流、单数据流。普通单处理器顺序执行程序通常属于这一类。
SIMD 单指令流、多数据流。一条指令同时处理多个具有相同操作的数据，适合向量、数组、图像像素等批量处理。
MISD 多指令流、单数据流。现实中很少见。
MIMD 多指令流、多数据流。多个处理器并行执行不同指令，处理不同数据。

MIMD 又可以分成两类：

类型 存储器关系 通信方式
共享存储多处理器系统 多个处理器共享同一个主存地址空间 可通过 LOAD/STORE 访问共享数据
多计算机系统 每台计算机有自己的私有存储器，物理地址空间相互独立 通过消息传递交换数据
多核处理器

多核处理器是在一个 CPU 芯片中集成多个处理器核心。多个核心通常共享最后一级 Cache，并共享主存储器，因此可看作共享存储多处理器的一种实现形态。

# 硬件多线程

硬件多线程是在处理器硬件层面支持多个线程的执行状态，使处理器在一个线程等待时能切换或并行利用其他线程。

类型 基本思想
细粒度多线程 几乎每个时钟周期都在线程之间切换，以隐藏流水线停顿。
粗粒度多线程 只有当前线程发生较长延迟时才切换到另一个线程。
同时多线程 同一个时钟周期内，不同线程的指令可以同时发射到多个功能部件。

硬件多线程关注的是一个处理器内部如何更充分利用执行资源；多处理器关注的是系统中有多个处理器或处理器核心。