Многопроцессорные архитектуры
Многопроцессорные системы могут быть представлены двумя базовыми типами архитектур в зависимости от параллелизма данных:
MISD (Multiple Instruction Single Data - множественный поток команд, один поток данных), и
MIMD (Multiple Instruction Multiple Data - множественный поток команд, множество потоков данных).
Класс MISD может быть представлен ЛВС с файл-сервером, в которой рабочие станции обрабатывают данные из единой базы. Однако, как только все рабочие станции перешли на обработку собственных данных, эта же ЛВС может быть отнесена к классу MIMD.
Одновременное (параллельное) выполнение операций с одиночным или множественным потоком данных могут осуществлять, как многомашинные системы, как и многопроцессорные ЭВМ.
Многопроцессорная ВС представляет собой единую систему с множеством устройств обработки информации и обладает следующими основными характеристиками:
1)содержит два или более центральных процессора с примерно одинаковыми вычислительными характеристиками;
2)все процессоры системы разделяют доступ к общей оперативной памяти;
3)все процессоры разделяют доступ к каналам ввода/вывода, и УВВ ;
4)вся система управляется единственной операционной системой, обеспечивающей управление взаимодействием всех копанет системы.
Многопроцессорные ВС, которые могут быть отнесены к классу MIMD существенно отличаются друг от друга структурой внутренних связей. Существует большое множество многопроцессорных ВС, каждая из которых эффективна при решении определенного класса задач,
Только на определенном классе задач, многопроцессорная ВС с конкретной структурой обеспечивает наивысшую производительность.
Известны три основные способа внутренней организации многопроцессорных систем
Способ 1 . Система с общей шиной и разделяемым во времени доступом к ней.
Такая "дешевая" поддержка многопроцессорной организации получила широкое распространение и носит название SMP - архитектура (Shared-Memory multiProcessing).
Эта архитектура стала практически стандартом для всех современных микропроцессорных серверов (HP/9000 и DEC AlphaServer AXP).
Высокая пропускная способность системных шин обеспечивает эффективность такой архитектуры.
 |
Существует множество разновидностей SMP-архитектуры. Три основных варианта структуры:
Вариант а). Самые простые мультипроцессоры имеют всего одну шину Два или более процессора и один или несколько модулей памяти используют эту шину для информационного взаимодействия.
При наличии 32 или 64 процессоров, производительность системы полностью определяется пропускной способностью шины, и многие процессоры большую часть времени простаивают.
Вариант б). Для уменьшения простоев к каждому процессору подключают кэш-память. Кэш-память может находиться внутри микросхемы процессора или рядом с микросхемой процессора, на плате процессора.
Вариант в). Каждый процессор имеет не только кэш, но и собственную локальную память, к которой он получает доступ через отдельную локальную шину.
Локальная память используется для хранения данных, используемых только одним процессором.
Глобальная память используется только для хранения переменных совместно используемых всеми процессорами. Такая структура позволяет существенно снизить простои процессоров из-за занятости глобальной памяти.
На практике используются различные комбинации этих вариантов с количеством процессоров как правило не более 32.
Способ 2. МПВС с равнодоступной модульной оперативной памятью и перекрестной коммутацией.
 |