ArchitectureAssembler2015/22_Multicore

Многопроцессорные системы

Многопроцессорность (мультипроцессорность, многопроцессорная обработка, англ. multiprocessing) — использование в составе одного устройства двух или более физических процессоров.

Таксономия Флинна:

• ОКОД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream).
• ОКМД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным потоком данных (SIMD, Single Instruction, Multiple Data).
• МКОД — Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD, Multiple Instruction Single Data).
• МКМД — Вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD, Multiple Instruction Multiple Data).

Потенциальные возможности (общая память и реальный параллелизм SMP)

• Проблема: атомарный доступ к памяти
  • аппаратный семафор

    •    1 try: add $t0,$zero,$s4  #copy exchange value
         2      ll  $t1,0($s1)     #load linked
         3      sc  $t0,0($s1)     #store conditional
         4      beq $t0,$zero,try  #branch store fails
         5      add $s4,$zero,$t1  #put load value in $s4
      

  • Big Kernel Lock

• Проблема: обработка прерываний
  • контроллер прерываний (решает, на какой процессор послать) и глобальные прерывания
  • локальные прерывания

  • APIC

• Проблема: когерентность кэша

  • протокол

  • MESIF, MOESI

  • 

• Проблема: памяти

  • Non-Uniform Memory Access

• Проблема: межпроцессорного обмена
  • коммутация, топология

  • кластерные системы

  • Закон Амдала: В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента

Non-SMP, кластеры