20424

Мультипроцессоры

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Мультипроцессоры Мультипроцессорные системы обладают одной характерной особенностью: все процессоры имеют прямой доступ к общей памяти. Мультипроцессорные системы шинной архитектуры состоят из некоторого количества процессоров подсоединенных к общей шине а через нее к модулям памяти. Простейшая конфигурация содержит плату с шиной или материнскую плату в которую вставляются процессоры и модули памяти. Поскольку используется единая память когда процессор А записывает слово в память а процессор В микросекундой позже считывает слово из...

Русский

2013-07-25

58 KB

13 чел.

0

1.3.1. Мультипроцессоры

Мультипроцессорные системы обладают одной характерной особенностью: все процессоры имеют прямой доступ к общей памяти. Мультипроцессорные системы шинной архитектуры состоят из некоторого количества процессоров, подсоединенных к общей шине, а через нее — к модулям памяти. Простейшая конфигурация содержит плату с шиной или материнскую плату, в которую вставляются процессоры и модули памяти.

Поскольку используется единая память, когда процессор А записывает слово в память, а процессор В микросекундой позже считывает слово из памяти, процессор В получает информацию, записанную в память процессором А. Память, обладающая таким поведением, называется согласованной (coherent). Проблема такой схемы состоит в том, что в случае уже 4 или 5 процессоров шина оказывается стабильно перегруженной и производительность резко падает. Решение состоит в размещении между процессором и шиной высокоскоростной кэш-памяти (cache memory), как показано на рис. 1.5. В кэше сохраняются данные, обращение к которым происходит наиболее часто. Все запросы к памяти происходят через кэш. Если запрошенные данные находятся в кэш-памяти, то на запрос процессора реагирует она и обращения к шине не выполняются. Если размер кэш-памяти достаточно велик, вероятность успеха, называемая также коэффициентом кэш-попаданий (hit rate), велика и шинный трафик в расчете на один процессор резко уменьшается, позволяя включить в систему значительно больше процессоров. Общепринятыми являются размеры кэша от 512 Кбайт до 1 Мбайт, коэффициент кэш-попаданий при этом обычно составляет 90 % и более.

Однако введение кэша создает серьезные проблемы само по себе. Предположим, что два процессора, А и В, читают одно и то же слово в свой внутренний кэш. Затем А перезаписывает это слово. Когда процессор В в следующий раз захочет воспользоваться этим словом, он считает старое значение из своего кэша, а не новое значение, записанное процессором А. Память стала несогласованной, и программирование системы осложнилось. Кэширование, тем не менее, активно используется в распределенных системах, и здесь мы вновь сталкиваемся с проблемами несогласованной памяти.

Проблема мультипроцессорных систем шинной архитектуры состоит в их ограниченной масштабируемости, даже в случае использования кэша. Для построения мультипроцессорной системы с более чем 256 процессорами для соединения процессоров с памятью необходимы другие методы. Один из вариантов — разделить общую память на модули и связать их с процессорами через коммутирующую решетку (crossbar switch), как показано на рис. 1.6, а. Как видно из рисунка, с ее помощью каждый процессор может быть связан с любым модулем памяти. Каждое пересечение представляет собой маленький электронный узловой коммутатор (crosspoint switch), который может открываться и закрываться аппаратно. Когда процессор желает получить доступ к конкретному модулю памяти, соединяющие их узловые коммутаторы мгновенно открываются, организуя запрошенный доступ. Достоинство узловых коммутаторов в том, что к памяти могут одновременно обращаться несколько процессоров, хотя если два процессора одновременно хотят получить доступ к одному и тому же участку памяти, то одному из них придется подождать.

Недостатком коммутирующей решетки является то, что при наличии n процессоров и n модулей памяти нам потребуется n2 узловых коммутаторов. Для больших значений n это число может превысить наши возможности. Обнаружив это, человечество стало искать и нашло альтернативные коммутирующие сети, требующие меньшего количества коммутаторов. Один из примеров таких сетей — омегасеть (omega network), представленная на рис. 1.6, б. Эта сеть содержит четыре коммутатора 2x2, то есть каждый из них имеет по два входа и два выхода. Каждый коммутатор может соединять любой вход с любым выходом. Если внимательно изучить возможные положения коммутаторов, становится ясно, что любой процессор может получить доступ к любому блоку памяти. Недостаток коммутирующих сетей состоит в том, что сигнал, идущий от процессора к памяти или обратно, вынужден проходить через несколько коммутаторов. Поэтому, чтобы снизить задержки между процессором и памятью, коммутаторы должны иметь очень высокое быстродействие, а дешево это не дается.

Люди пытаются уменьшить затраты на коммутацию путем перехода к иерархическим системам. В этом случае с каждым процессором ассоциируется некоторая область памяти. Каждый процессор может быстро получить доступ к своей области памяти. Доступ к другой области памяти происходит значительно медленнее. Эта идея была реализована в машине с неунифицированным доступом к памяти (NonUniform Memory Access, NUMA). Хотя машины NUMA имеют лучшее среднее время доступа к памяти, чем машины на базе омегасетей, у них есть свои проблемы, связанные с тем, что размещение программ и данных необходимо производить так, чтобы большая часть обращений шла к локальной памяти.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27135. Электронная коммерция: B2B. Виртуальные торговые площадки 16.68 KB
  Виртуальные торговые площадки B2B англ. Возможности Интернет позволяют совершать покупки продажи в режиме реального времени и благодаря доступности Интернет в торговой деятельности площадки могут участвовать компании из разных точек земного шара. Площадки типа buyerdriven. В качестве примера можно взять автомобильную промышленность где GM Ford и Daimler Chrysler объединились для создания глобальной онлайновой торговой площадки или здравоохранение где Tenant Healthcare объединила усилия с Ventro ранее Chemdex для создания...
27136. Электронная коммерция: B2C. Интернет-магазины 18.27 KB
  Интернетмагазины. Один из наиболее популярных инструментов B2C это интернетмагазин. Полная автоматизация 3 Продвинутый Advanced торговая интернетсистема. Предполагает что интернетмагазин интегрирован с внутренней информационной системой предприятия ERP система бух.
27137. Электронные платежные системы: основные виды и принцип функционирования 691.91 KB
  Кроме того следует различать виртуальные дебетовые карты выпускаемые некоторыми банками и реальные кредитные и дебетовые карты. Предоплаченные виртуальные дебетовые карты представляют собой полный аналог обычной Visa или подобной карты которую принимают в Интернете. Владельцу сообщают все платёжные реквизиты такой карты и с точки зрения стороннего наблюдателя платёж осуществляется с обычной пластиковой карты. Такую карту легче купить так как выпуск такой карты осуществляется без проверки личности владельца.
27138. Электронные финансовые структуры. Интернет-банкинг, Интернет-страхование, Интернет-трейдинг 17.72 KB
  Интернетбанкинг Интернетстрахование Интернеттрейдинг. Интернетбанкинг это общее название технологий дистанционного банковского обслуживания при котором доступ к счетам и операциям по ним предоставляется в любое время и с любого компьютера имеющего доступ в Интернет. Интернетбанкинг часто доступен по системе банкклиент с использованием технологии тонкого клиента. Как правило услуги интернетбанкинга включают: выписки по счетам предоставление информации по банковским продуктам депозиты кредиты ПИФ и т.
27139. Интернет-маркетинг. Маркетинговые исследования в Интернет. Проблемы конверсии и лояльности 22.07 KB
  Проблемы конверсии и лояльности. Механизмы повышения лояльности в электронном бизнесе. Повышение лояльности клиентов и выполняет эту важную функцию. Именно для этого существуют всевозможные программы повышения лояльности клиентов.
27140. Интернет-реклама, виды интернет-рекламы. Оценка эффективности интернет-рекламы 56 KB
  Интернетреклама виды интернетрекламы. Оценка эффективности интернетрекламы. Виды рекламы по целям а имиджевая брендинг длительно дорого трудно оценить эффективность бпродуктовая проинформировать заинтересовать клиента вторговая реклама направлена на продажу товара Медиапланирование процесс планирования рекламной компании в сети интернет. Этапы медиапланирования: 1 определить цели 2определить целевую аудиторию для разн групп свои способы рекламы 3определить средства и носителей рекламы 4определить бюджет 5выбор...
27141. Программная платформа электронного предприятия: фронт-офис и бэк-офис 20.59 KB
  любой интернетмагазин является синтезом двух составляющих: 1. Площадка сайт в интернете который предназначен для взаимодействия с покупателями. Сюда можно отнести IaaS PaaS SaaS infrastructure platform software as a service Cейчас в интернете ASP позиционируется как SaaS. Они являются лицом голосом и слухом интернетмагазина.
27142. Информационно-справочные системы. Бизнес-модели информационно-справочных систем 17.57 KB
  Информационносправочные услуги делятся на 3 типа: 1информационное посредничество: поисковые системы сет. Поставщики онлайновой информации начнут предлагать своим клиентам новые специализированные платные услуги которые не только дадут пользователям именно то что им нужно но и позволят информационным порталам выжить и развиваться дальше. Платные услуги коммерческие сервисы агентства интернетобучение консалтинг Плата за дополнительные услуги: индивидуальные услуги предоставляемые информационным сайтом могут стать мощным источником...