Русский
Укр. Мова
English
|
|
|
Бухтияров Станислав Алексеевич 
|
|
|
|
Многопроцессорность является использование двух или более центральные процессоры (ЦП) в рамках единой компьютерной системы. Термин также относится к способности системы для поддержки более чем одного процессора и / или способности выделять задач между ними. Существуют многочисленные вариации на эту основную тему, и определение многопроцессорности может варьироваться в контексте, в основном в зависимости от процессора, как определяются (несколько ядер на одной плате, несколько чипов в одном пакете, несколько пакетов в одной системе подразделения и т.д.). Многопроцессорность иногда относится к выполнению нескольких параллельных процессов, программного обеспечения в системе, в отличие от единого процесса в любой момент. Тем не менее, термин мультипрограммирования является более подходящим для обозначения этого понятия, которое осуществляется в основном в области программного обеспечения, тогда как многопроцессорность, является более целесообразным для описания использования различных аппаратных процессоров. Система может быть как многопроцессорная и мультипрограммирования, так и одна из двух, либо ни одна из двух. Процессор симметрии В многопроцессорной системе, все процессоры могут быть равны, или некоторые из них могут быть зарезервированы для специальных целей. Сочетание аппаратных средств и операционной системы программного обеспечения определяют симметрию (или отсутствие таковой) в данной системе. Так, например, аппаратное или программное обеспечение могут потребовать, чтобы только один ЦП реагировать на все аппаратные прерывания, в то время как все другие работы в системе, могут быть распределены поровну между ЦП; или исполнения в режиме ядра код может быть ограничен только одним процессором (либо для конкретного процессора, или только на один процессор на время), в то время режим пользовательского кода может быть исполнен в любой комбинации процессоров. Многопроцессорные системы зачастую проще разрабатывать, если такие ограничения вводятся, то они, как правило, менее эффективны, чем системы, в которой все процессоры использовались в равной степени. Системы, в которых отношения ко всем процессорам одинаково называются многопроцессорными симметричными (SMP) системами. В системах, где все процессоры не являются равными, системные ресурсы могут быть разделены на ряде направлений, в том числе асимметричная многопроцессорность (ASMP), неоднороден доступ к памяти (NUMA) многопроцессорность, и кластерных многопроцессорность (qq.v.). Инструкция и потоки данных В многопроцессорности, процессоры могут быть использованы для выполнения одной последовательности инструкций в разных контекстах (одна инструкция, множественные данные или SIMD, часто используемый в векторной обработки), несколько последовательностей команд в едином контексте (несколько инструкций, одиночные - данные или MISD, которые используются для резервирования в отказоустойчивости системы, а иногда применяется для описания pipelined процессоров или hyperthreading), или несколько последовательностей команд в разных контекстах (несколько инструкций, множественные данные или MIMD). Процессор сцепления Плотное сочетание многопроцессорных систем содержать несколько процессоров, подключенных на шинном уровне. Эти процессоры могут иметь доступ к центральной разделяемой памяти (SMP или АСМ), или могут участвовать в памяти с иерархией как местной, так и разделяемой памяти (NUMA). IBM p690 Оба являются примером высокого конца SMP системы. Intel Xeon процессоры доминируют на рынке многопроцессорных рабочих компьютеров и были только x86 вариантом до тех пор, пока не появился AMD Opteron спектр процессоров в 2004 году. Этот диапазон процессоров имеет свою собственную кэш-память на борту, но при условии доступа к разделяемой памяти; Xeon процессоры через общий канал и процессоры Opteron с помощью независимого пути к системе RAM. Свободно-связанные многопроцессорные системы (часто называемые кластеры) базируются на нескольких автономных процессорах на связные компьютеры между собой через высокоскоростные коммуникационные системы (Gigabit Ethernet является общим). Linux кластер Беовульф является примером плохой связью системы. Плотно-связанных системы лучше и физически меньше, чем свободно-связанные системы, но требуется больше первоначальных инвестиций и могут снижаться быстрыми темпами. Энергопотребление также рассматривается. Плотно-связанные системы, как правило, гораздо более эффективны, чем энергия кластеров. Это объясняется тем, что значительная экономия может быть реализована путем разработки компонентов для совместной работы с самого начала тесно-связанных систем, в то время свободно-связанных систем использования компонентов, которые не обязательно, предназначенный специально для использования в таких системах. Многопроцессорная SIMD система хорошо подходит для параллельной или векторной обработки, в которой очень большой набор данных может быть разделен на части, которые в индивидуальном порядке подвергается идентичной обработке, но имееи независимые операции. Одной инструкцией поток направляет деятельность нескольких подразделений для обработки, те же манипуляции одновременно в потенциально больших объемов данных. Для некоторых типов компьютерных приложений, этот тип архитектуры может привести к огромным увеличением производительности, с точки зрения прошлого времени, необходимого для завершения задачи. Однако недостаток этой системы заключается в том, что значительная часть системы бездействует, когда программы или системные задачи выполняются, что не может быть разделено на подразделения, которые могут быть обработаны параллельно. Кроме того, программы должны быть тщательно и специально написаны для максимального использования преимуществами архитектуры, а зачастую и специальные оптимизации компиляторов, предназначенная для производства кода специально для этой среды должны быть использованы. Некоторые компиляторы в этой категории оказуются специальной конструкцией или дополнением к программе, возможность напрямую указать операции будет выполняться параллельно (например, сделать для всех заявлениях в версии FORTRAN используется на ILLIAC IV, который был SIMD многопроцессорным суперЭВМ). Многопроцессорная SIMD находит широкое применение в некоторых областях, таких как компьютерное моделирование, но имеет мало пользы, общего назначения настольных компьютеров и бизнес - среде. MISD многопроцессорность предлагает в основном использовать избыточность, после обработки нескольких единиц выполняются одинаковые задачи на одних и тех же данных, уменьшение шансов на неправильные результаты, если одно из подразделений будет отклонено. MISD архитектуры могут быть связаны с обработкой сравнений между подразделениями для обнаружения ошибок. Наряду с лишним и отказоустойчивым характером многопроцессорности, она имеет несколько преимуществ, и это очень дорого. Она не приводит к повышению производительности. Это путь может быть реализован, он прозрачен для программного обеспечения. MIMD многопроцессорная архитектура подходит для самых разнообразных задач, которые полностью независимы для параллельного исполнения инструкций, касаясь различных наборов данных могут быть поставлены на продуктивное использование. По какой причине, а потому, что она проста в реализации, MIMD преобладает в многопроцессорности. Обработка состоит из нескольких частей, каждая из которых имеет свой собственный процессор состояния аппаратных средств, в рамках единого программного обеспечения определенного процесса или в течение нескольких процессов. Если в системе есть несколько частей, ожидающих отправки, эта архитектура позволяет эффективно использовать аппаратные ресурсы. Подобные конфликты могут возникать на аппаратном уровне между процессорами (кэш споры, например), и, как правило, должны быть решена на аппаратном уровне, или с сочетанием программного и аппаратного обеспечения (например, кэш-четкие инструкции) [Оригинал] |
