松耦合与紧密耦合多处理器系统之间的区别

17 Mar 2025 | 5 分钟阅读

多处理器是指一个系统中包含两个以上处理器。多处理器系统主要有两种类型:紧密耦合松散耦合。在紧密耦合系统中,CPU 之间的耦合程度很高。相比之下,在松散耦合系统中,CPU 之间的耦合程度很低。这些耦合系统之间的主要区别在于,松散耦合系统包含分布式内存。另一方面,紧密耦合系统具有共享内存。

在本文中,您将了解松散紧密耦合多处理器系统之间的区别。但在讨论差异之前,您必须了解松散和紧密耦合多处理器系统。

什么是松散耦合系统?

多处理器是指一个系统中包含两个以上处理器。如果这些 CPU 之间的耦合程度非常低,则该系统称为松散耦合多处理器。在松散耦合系统中,每个 CPU 都有自己的本地内存、输入/输出设备集合以及通道和仲裁器开关 (CAS)。计算机模块是用于描述 CPU 及其本地内存、一组输入/输出设备和 CAS 的术语。

在各种计算机模块上运行的进程通过消息传输系统 (MTS) 的物理部分进行消息交换。“分布式系统”一词也指松散耦合系统。当在不同计算机模块上运行的进程之间的交互最少时,松散耦合系统是有效的。

当两个或多个计算机模块同时请求访问 MTS 时,CAS 会负责任地选择其中一个请求,并延迟其他请求,直到选定的请求完全得到服务。系统中的所有 CPU 都可以访问 CAS 中包含的高速通信内存,CAS 使用通信内存来缓冲消息传输。

什么是紧密耦合系统?

紧密耦合系统是一种系统架构和计算方法,其中所有硬件和软件组件都链接在一起,以至于每个组件都依赖于其他组件。紧密耦合的系统架构鼓励应用程序和代码的相互依赖。它最常用于商业系统和应用程序,这些系统依赖于两个或多个系统同时进行互连和互处理,以提供一个统一和集成的解决方案。

如果紧密耦合系统中的多个系统传输任务,则整个系统通常需要断电才能解决严重的硬件问题。例如,在多个计算机分担工作量的多处理环境中,添加或替换系统将需要关闭紧密耦合系统。

紧密耦合系统的逻辑通常分布在多个硬件和软件组件中,所有这些组件都必须正常运行并连接才能交付业务逻辑和流程。例如,银行 ATM 依赖于硬件、内置固件和应用程序以及主要的银行应用程序,以便客户能够提取现金或使用 ATM 特定服务。如果任何一个组件发生故障,ATM 将无法运行。

松散耦合与紧密耦合多处理器系统之间的主要区别

Difference between Loosely Coupled and Tightly Coupled Multiprocessor System

松散耦合紧密耦合系统多处理器系统之间存在一些主要区别。松散耦合系统和紧密耦合系统之间的一些主要区别如下。

  1. 当在不同 CPU 上执行的进程之间的交互较少时,松散耦合系统非常有效。相比之下,紧密耦合系统可以处理高度的进程交互,并且对于高速和实时处理非常有用。
  2. 消息传输系统 (MTS) 是松散耦合系统中的互连网络。相比之下,紧密耦合系统中的互连网络是 IOPIN(I/O-处理器互连网络)、PMIN(处理器-内存互连网络)和 ISIN(中断信号互连网络)
  3. 紧密耦合系统的成本更高,但尺寸更小。相比之下,松散系统的成本较低,但尺寸更大。
  4. 松散耦合系统包含分布式内存。另一方面,紧密耦合系统具有共享内存。
  5. 松散耦合系统的数据传输速率低。另一方面,紧密耦合系统的数据传输速率高。
  6. 在松散耦合系统中,内存冲突很少见。另一方面,在紧密耦合系统中,内存冲突很常见。
  7. 松散耦合的多处理器应用程序用于分布式计算系统。另一方面,紧密耦合的多处理器应用程序出现在并行处理系统中。
  8. 在松散耦合多处理器中,CPU 和输入/输出设备直接连接。另一方面,在紧密耦合的多处理器中,IOPIN 有助于 CPU 和 I/O 设备之间的连接。

松散耦合与紧密耦合多处理器系统的逐项比较

在这里,您将了解松散耦合和紧密耦合多处理器系统之间的逐项比较。松散耦合和紧密耦合多处理器系统之间的一些主要区别如下。

特点松散耦合多处理器系统紧密耦合多处理器系统
基本功能在松散耦合系统中,每个 CPU 都有自己的内存模块。在紧密耦合系统中,CPU 共享内存模块。
内存冲突这类系统中内存冲突很少见。这类系统中内存冲突很常见。
高效当在多个 CPU 上执行的进程之间的交互最少时,它非常有效。它允许更多的进程交互,并且对于高速和实时处理非常有用。
互连其互连网络是消息传输系统 (MTS)。其互连是 (PMIN)、(IOPIN) 和 (ISIN)。
费用它成本较低但尺寸较大。它成本较高但尺寸较小。
数据速率其数据速率较低。其数据速率较高。
功耗松散耦合系统的功耗较高。紧密耦合系统的功耗较低。
应用松散耦合的多处理器应用程序用于分布式计算系统。紧密耦合的多处理器应用程序出现在并行处理系统中。
延迟它有很大的延迟。它有很小的延迟。
操作系统它运行在多个操作系统上。它运行在单个操作系统上。
缓存内存每个进程都有自己的缓存内存。系统缓存内存根据处理需求分配给进程。
可扩展性它的可扩展性较低。它的可扩展性很高。
安全性安全性较低。安全性较高。

结论

松散耦合和紧密耦合都是多处理器系统。松散耦合系统中的分布式内存会降低数据速率,而紧密耦合系统中的共享内存会加速数据速率。