Реферат по дисциплине " Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей " Многопроцессорная архитектура класса
 Скачать 89.5 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» (Самарский университет) Институт естественнонаучный Факультет механико-математический Кафедра информатики и вычислительной математики Направление подготовки 02.03.03 Математическое обеспечение и администрирование информационных систем Направленность (профиль) “Разработка и администрирование информационных систем” Реферат по дисциплине “ Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей ” Многопроцессорная архитектура класса NC-NUMA
Самара 2022 Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 Основная часть…………………………………………………………………….4 Заключение………………………………………………………………………...7 Список литературы………………………………………………………………..8 Введение NUMA — это короткое слово, которое периодически замечаешь то там, то тут. В настройках BIOS, в логах операционной системы и т.д. Понимаешь, что оно как-то связанно с многопроцессорными системами, но на что именно влияет и зачем нужно, — эти вопросы практически всегда остаются без ответа. Так как слово NUMA связано с многопроцессорными системами, стоит прежде всего ответить на вопрос: Что такое многопроцессорные системы? Многопроцессорные системы Связь между двумя или более процессорами вычислительной системы через общую оперативную память и возможно общее периферийное оборудование называется сильной. Процессоры с сильной связью работают под управлением общей операционной системы. Архитектуры вычислительных систем с сильной связью называются многопроцессорными или мультипроцессорными. Основная часть Системы NUMA Так что же такое NUMA? Non-Uniform Memory Access — это «неравномерный доступ к памяти». Простым языком: это способ взаимодействия одного процессора с блоками памяти второго процессора. Это умное распределение памяти между процессами в ОС. NUMA помогает распределить процессы в системе так, чтобы они получали области оперативной памяти, расположенные максимально близко к процессорам, на которых они работают. Поэтому можно сказать что, системы NUMA (Non-Uniform Memory Access) ─ это системы с неоднородным доступом к памяти, состоят из нескольких однородных базовых модулей, которые включают несколько ПЭ со своими локальными блоками оперативной памяти, а также блок общей для всех ПЭ оперативной памяти. Процессорным элементом (ПЭ) или процессорным модулем (ПМ) называется любой процессор в составе многопроцессорной или многомашинной вычислительной системы. Количество ПЭ в системах NUMA может достигать нескольких тысяч, поэтому эти системы имеют очень хорошие возможности масштабирования. В архитектуре NUMA память физически распределена, но логически общедоступна. Это позволяет сохранить преимущества архитектуры с единым адресным пространством. Так как присутствует физическое разделение, то доступ ПЭ к собственной локальной памяти в несколько раз быстрее (5-10 раз), чем доступ к общему блоку памяти, а также блокам локальной памяти других ПЭ. В класс NUMA входят системы: NC-NUMA (No Caching NUMA) ─ системы без кэширования (пример: машина Carnegie-Mellon Cm*) CC-NUMA (Coherent Cache NUMA) ─ системы с согласованной (когерентной) кэш памятью (пример SGI Origin 3000) Многопроцессорная архитектура класса NC-NUMA Согласованность памяти гарантировало отсутствие кэш-памяти, т.к. каждое слово имеется в единственном экземпляре. Машина NC-NUMA использует сложное программное обеспечение для перемещения страниц, чтобы максимально увеличить производительность. Обычно существует сторожевой процесс, так называемый страничный сканер, который запускается каждые несколько секунд. Он должен следить за статистикой использования страниц и перемещать их таким образом, чтобы улучшить производительность. Если страница оказывалась не в том месте, страничный сканер выгружал её из памяти, поэтому следующее обращение к ней выдавало ошибку отсутствия страницы. Принимается решение куда эту страницу поместить, и поместить её могло не в тот модуль в котором она была до этого. Поэтому страница после размещения должна оставаться на месте в течение какого-то времени. На основе этого можно выделить особенности NC-NUMA (No Caching NUMA — NUMA без кэширования): Согласованность памяти гарантировало отсутствие кэш-памяти. Каждое слово памяти находится только в одном месте, поэтому нет копий. От того, в какой памяти находится слово, зависит производительность. Имеется страничный сканер, который может перемещать страницы памяти между блоками памяти в зависимости от статистики. Мультипроцессор Carnegie-Mellon Cm* Этот мультипроцессор состоял из набора процессоров LSI-11, каждый с собственной памятью, обращение к которой производилось по локальной шине. (LSI-11 - однопроцессорная версия мини-компьютера DEC PDP-11.) Кроме того, процессоры LSI-11 были связаны друг с другом системной шиной. Когда выполнялось обращение к памяти, запрос попадал к диспетчеру памяти, который проверял, находится нужное слово в локальной памяти или нет. Если да, запрос направлялся по локальной шине, если нет, запрос направлялся по системной шине к той системе, которая содержала данное слово. Естественно, вторая операция требовала гораздо больше времени, чем первая. Выполнение программы, хранящейся в удаленной памяти, занимало в 10 раз больше времени, чем выполнение той же программы, расположенной локально. Так как кэш-память отсутствовала, то каждое слово находилось в определённом (фиксированном) месте памяти, поэтому здесь нет устаревших данных. Обращения к удалённой памяти (при отсутствии запрашиваемого слова в локальной памяти) снижают производительность системы. При добавлении новых процессорных блоков этот недостаток усугубляется  Заключение Мультипроцессоры, подобные мультипроцессору Carnegie-Mellon Cm* плохо поддаются масштабированию, поскольку в них нет кэш-памяти. Каждый раз обращаться к удалённой памяти, чтобы получить доступ к слову которого нет в локальной памяти, очень расточительно – это довольно негативно влияет на производительность. Список использованной литературы Степанов А.Н. Архитектура вычислительных систем и компьютерных систем. – СПб.: Питер, 2007. – 509 c.: ил. Архитектура компьютера, 5-е изд. (+CD). – СПб.: Питер, 2010. - 844 с.: ил. Степанов А.Н. презентация по дисциплине “ Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей ” |