Архитектура вычислительных систем

NUMA: компьютер Cm*

• Система Cm* (конец 70х) – первый NUMA компьютер. Набор кластеров, соединенных между собой через межкластерную шину.
• Каждый кластер объединяет процессор, контроллер памяти, модуль памяти, плюс вспомогательные устройства, соединенные между собой посредством локальной шины.
• Когда процессору нужно выполнить операции чтения или записи, он посылает запрос с адресом своему контроллеру памяти. Контроллер анализирует старшие разряды адреса и определяет, в каком модуле хранятся нужные данные. Если адрес локальный – запрос выставляется на локальную шину, запрос для удаленного кластера отправляется через межкластерную шину.
• Программа, хранящаяся в одном модуле памяти, может выполняться любым процессором системы. Различие заключается лишь в скорости выполнения. Локальные ссылки отрабатываются намного быстрее, чем удаленные (разрыв до 700%). Поэтому процессор того кластера, где хранится программа, выполнит ее на порядок быстрее, чем другие.

NUMA: Компьютер BBN Butterfly

• BBN Butterfly (80е). В максимальной конфигурации 256 процессоров.
• Каждый ВУ содержит процессор, локальную память и контроллер памяти, который определяет – является запрос к памяти локальным или его необходимо передать удаленному узлу через коммутатор.
• С точки зрения программиста память – единое адресное пространство.
• Удаленные ссылки реализуются в 3 раза медленнее локальных (6 мкс против 2 мкс).
• На базе архитектуры ссNUMA выпускается множество многопроцессорных систем.
• Примеры: HP 9000 V-class, SGI Origin2000, Sun HPC 10000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000, SNI RM600 и др.
• Масштабируемость NUMA-систем ограничи-вается объемом адресного пространства, возможностями аппаратуры поддержки кэш-когерентности и возможностями (единой) ОС управлению большим числом процессоров. Максимальное число процессоров в NUMA-системах обычно не превышает 256.

Компьютер НР Superdome (1)

• Компьютеры серии Hewlett-Packard Superdome появились в 2000; в 2001 заняли 147 позиций в списке Тор500, держались в списке до конца 2006.
• В стандартной комплектации может иметь от 2 до 64 процессоров с возможностью расширения системы. Все процессоры имеют доступ к общей памяти, организованной согласно ccNUMA-архитектуре.
• Память всего компьютера неоднородна и физически распределена, но логически остается общей, т.е. все процессоры в едином адресном пространстве, адресуя любой байт памяти посредством стандартных операторов чтения-записи.
• Доступ к локальной памяти идет немного быстрее, чем доступ к удаленной памяти.
• Содержимое кэш-памяти отдельных процессоров на уровне аппаратуры согласуется с содержимым ОП.
• Вычислительная ячейка (cell) – базовый 4-проц. блок компьютера, симметричный мультипроцессор, реализованный на одной плате.
• Контроллер выполняет интерфейсные функции между процессорами, памятью и внешними устройствами. Отвечает за кэш-когерентность.
• Память ячейки – 2 банка с параллельным доступом