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PRAM模型
鎖定
PRAM（Parallel Random Access Machine）模型是多指令流多數據流（MIMD）並行機中的一種具有共享存儲的模型。它假設有一個無限大容量的共享存儲器，並且有多個功能相同的處理器，在任意時刻處理器可以訪問共享存儲單元。根據是否可以同時讀寫，它又分為以下三類：PRAM-EREW，PRAM-CREW，PRAM-CRCW（其中C代表Concurrent，意為允許併發操作，E-代表Exclusive，意味排斥併發操作）。在PRAM中有一個同步時鐘，所有的操作都是同步進行的。
- 中文名
- Parallel Random Access Machine
- 外文名
- arallel Random Access Machine
- 學 科
- 計算機系統
- 定 義
- 一種具有共享存儲的模型
- 特 點
- 通俗易懂，使用簡單
- 變 體
- APRAM模型
PRAM模型簡介
1978 年 Forture 和wyli 提出了 PRAM 並行計算模型。PRAM 模型由控制部件、N 台功能相同的處理機和一個容量無限大的共享存儲器M組成。每台處理機有自己的局部存儲器。在PRAM 每步計算中，任一處理機均可通過共享存儲器的共享單元同其它任一處理機交換數據。為解決處理機間讀、寫衝突，又可按照處理機對共享單元存、取的不同約束條件進一步可分為如下幾種情況：
EREW PRAM模型。每次只允許一台處理機讀或寫某一共享單元內容。
CREW PRAM模型。每次可允許多台處理機同時讀同一個共享單元內容，但每次只允許一台處理機向某個共享單元寫內容。
ERCW PRAM模型。 每次可允許多台處理機同時寫同一個共享單元內容，但每次只允許一台處理機向某個共享單元讀內容。
CRCW PRAM模型。每次允許多台處理機同時讀和同時寫同一共享單元內容。 該模型又可進一步分為：
①Common CRCW PRAM模型。每次允許多台處理機寫相同值到某一共享單元中。
②Arbitrary CRCW PRAM 模型。每次如果有多台處理機寫值到某一共享單元中，則任選一合作為優勝者，它的值寫到該共享單元中。
③Priority CRCW PRAM 模型。每次如果有多台處理機寫值到某一共享單元中，則選處理機編號最小者作為優勝者，它的值寫到該共享單元中。
PRAM 模型通俗易懂，使用簡單，很多並行計算機的底層細節（不同主機間的通信問題，系統的管理問題，進程的同步問題）都必須依賴此類模型；對此模型進行稍加設計和修改便可在不同的計算系統上運行；PRAM 模型為並行算法設計提供了一種好框架，既使算法分析變得簡單；也符合人們傳統的程序設計概念
[1]
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PRAM模型分佈式系統
分佈式系統是一種採用多部處理機並通過互連網絡構成的統一的計算機系統。系統採用分佈式計算結構，即把單一系統的任務分散給分佈式系統的相應處理機，並實現不同功能的各個處理機相互協調，共享系統的外設與軟件。分佈計算系統的計算方式分成三種：
- 完全複製的計算。系統所發出的任何指示必須由分散在網絡中的所有主機共同合作完成。
- 完全分割的計算。系統所發出的任何指示由網絡中的主機各自單獨處理。在這種情況下，同步操作的目的是為使所有主機內的程序片段能夠有序的運行，使得該操作保持原子性。
- 分割和部分複製的計算。系統所發出的任何指示一部分由分散在網絡中的所有主機共同合作完成。一部分由網絡中的主機各自單獨處理。
為了對分佈式系統有個更透徹的認識，需掌握它的五個基本準則：
- 資源重複性：是指分佈式系統中硬件，軟件以及數據的多餘配置。
- 物理上的分佈性：從硬件角度分析，不同的計算機，處理器都是相對獨立的存在。
- 從軟件上看，每個節點都與全局系統程序，局部系統程序息息相關，且能很好有效地支配它們；從數據角度分析，它是一個數據分佈的系統。
- 高層操作系統：它負責對系統的分佈性資源進行統一的控制，使分散的多個硬件能夠統一協調的工作。
- 系統的透明性：分佈式系統能夠使用户忽略具體的系統操作過程，使用户感覺仍然在使用單一的集中式系統。
- 協作的自治性：分佈式系統應該的每個節點能夠表現出強大的自治性，是一個獨立的處理器。
在分佈式系統中，各個計算機擁有各自的存儲器，沒有共享的主存，報文通信成為不同計算機之間通信的主要方式。總而言之，分佈式系統中的同步系統其本質就是使散步在不同主機內的程序片段按照規定的某種先後次序來運行，它的目的就是使分佈式系統保持一個一致的狀態，如多副本文件系統的一致性等。評價同步機構的標準：
- 空閒讓進：當臨界區內無請求進程時，表明此時臨界資源時空閒的，則應該同意一個請求進入臨界區，以便能夠有效地利用資源。
- 忙則等待：當臨界區正在被訪問時，其它想訪問臨界資源的進程應該處於等待狀態，以便有效地實現互斥。
- 有限等待：對需要訪問的臨界資源的進程，應該保證讓它們都能夠在有限的時間內訪問臨界區，以免發生飢餓。
- 讓權等待：當進程不能進入自己的臨界區時，應立即釋放處理機。
PRAM模型APRAM模型
APRAM模型（asynchronous parallel random access machine）指的是異步的PRAM模型，A代表Asynchrinize。APRAM是一種MIMD模型。在有的文獻上，APRAM也稱作分相PRAM（Phased PRAM）。
APRAM最重要的特點是處理器均工作在異步模式下，即處理器有自己的控制器，局部存儲器以及局部程序。處理器間的同步問題通過添加同步路障（Synchronization Barrier）來解決。這樣，計算被分割成一些列的相（Phase），每一相類不允許兩個處理器去訪問同一存儲單元。而局部程序的最後一條指令一定是同步指令。顯然，同步路障的時間是由最後一個到達的處理器決定的，也就是説，先執行完局部程序的處理器必須等到執行的最慢的那個處理器來一起完成同步路障。
