存儲技術與多處理機系統的發展與演化

與古典的馮·諾依曼計算機以運算器爲中心不一樣，現代計算機系統以存儲器爲中心。存儲技術的發展在很大程度上影響着多處理機系統結構的發展。Cache、主存、磁盤這三個存儲器能夠分別構成「Cache—主存」和「主存—磁盤」兩個存儲系統，也能夠構成一個「Cache—主存—磁盤」存儲系統。

「Cache—主存」和「主存—磁盤」組成的兩個存儲系統組織方式是指：當CPU 要訪問存儲器時，給出一個虛擬地址，由存儲管理部件MMU(MemoryManagement Unit)中的地址部件把CPU 發出的虛擬地址變換成主存物理地址，而後用主存物理地址訪問Cache。若是要訪問的數據和指令在Cache 中被找到，則Cache 命中，不然發出Cache 塊失效，用這個物理地址訪問主存儲器，取出一塊數據和指令裝入Cache，也把CPU 所須要的數據和指令送往CPU。「ache—主存—磁盤」組成的存儲系統組織方式是指：當CPU 要訪問存儲器時，把虛擬地址直接送往存儲管理部件Cache。Cache能直接接受虛擬地址的訪問，把CPU 所需的數據和指令找出來。若是Cache 發生塊失效，則用通過MMU 變換獲得的主存物理地址訪問主存儲器，把讀出的一塊數據和指令裝入Cache，同時也把CPU 所需的數據和指令送入CPU。

全Cache 存儲系統是一種新型系統，就是不用主存，只用Cache 和輔存兩種存儲器構成「Cache—輔存」存儲系統。這種系統的等效訪問週期與Cache 很接近，等效存儲容量就是虛擬地址空間的容量。

因爲微處理器新體系結構的發展，將會出如今一片芯片上集成多個處理器的微處理器，所以，多處理機系統的節點自己將成爲一個緊耦合多處理系統，而後再經過某種互聯網絡實現鬆耦合的MPP 系統或羣機系統。網絡技術的進步使得鬆散耦合系統的通訊瓶頸逐步獲得緩解，開關技術的發展則大幅度的下降了傳輸延遲。互連技術，新的器件和算法，特別是光互連技術在並行系統中的應用，將使並行系統中的通訊開銷很是小，以致在設計並行程序時沒必要考慮節點空間的距離和系統的拓撲結構。隨着人們進一步開發新的微處理器芯片，探索更加靈活、能適應更多應用的互聯網絡，發展新的存儲方式，使I/O 性能與整個計算機能力保持平衡，MPP、羣機及SMP 等多處理機體系結構的界限也會愈來愈模糊。並行計算機體系結構將朝着3T 目標迅速發展。