Архитектура вычислительных систем

Компьютеры с общей памятью (3)

• Таким образом, необходимо обеспечить своевременное обновление данных в кэш-памяти всех процессоров компьютера.
• Механизм когерентности является критичным для эффективной параллельной работы SMP-узла и должен иметь малое время задержки.
• Требование малых задержек когерентных связей приводит к архитектуре с одной объединительной платой, что физически ограничивает возможное число подсоединенных процессоров и плат памяти.
• Поэтому самые крупные SMP-системы обычно содержат максимум 32 процессора на узел. Для дальнейшего увеличения числа процессоров в узле приходится применять более медленную программную реализацию, что сказывается на производительности.
• Альтернативный вариант реализации разделяемой памяти, позволяющий увеличить число вычислительных узлов – разделяемая память с дискретными модулями памяти. Физическая память состоит из нескольких модулей, хотя виртуальное адресное пространство общее. Запросы от процессора к памяти направляет переключатель. Если процессоры обращаются к разным модулям памяти, запросы обрабатываются параллельно, поэтому быстродействие возрастает.
• Главное достоинство SMP-узлов и других систем с разделяемой памятью – возможность оперировать единым адресным пространством, что очень удобно для разработчиков приложений.

Кэш-когерентность (1)

• Поскольку в SMP-узлах процессоры одновременно работают с данными, хранящимися в единой ОП узла, в SMP-архитектурах обязателен механизм поддержки когерентности данных.
• Когерентность данных означает, что в любой момент времени для каждого элемента данных во всей памяти узла существует только одно его значение, несмотря на то, что одновременно могут существовать несколько копий элемента данных, расположенных в разных видах памяти и обрабатываемых разными процессорами.

• 1

• 2

• Если устройство 1 в верхней части имеет копию блока памяти из предыдущего чтения, а устройство 2 изменяет этот блок памяти, копия данных в кэше 1го устройства становится устаревшей