Лабораторная работа №9 неразрушающее сжатие информации

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 "ИЗУЧЕНИЕ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ. ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ АРХИТЕКТУРНЫЕ РЕАЛИЗАЦИИ"


Цель работы
Цель работы – изучение особенностей конструкций тех или иных конкретных современных технологий построения многопроцессорных (мультипроцессорных) ЭВМ.


Теоретическое обоснование

1. 
   Многопроцессорная архитектура AMP
   

AMP (Asymmetric MultiProcessor) – протокол организации асимметричных вычислительных систем средней степени связанности, использует для межпроцессорной связи шину ввода/вывода.

Рисунок 1. Многопроцессорная архитектура AMP

Разработана в 1987 году и используется во всех современных ПЭВМ.

Допускает максимально до восьми специализированных процессоров. На практике ПЭВМ могут иметь дополнительные ограничения, снижающие максимально доступное число процессоров.


2. Многопроцессорная архитектура SMP
SMP (Symmetric MultiProcessor) – стандарт на построение канонических сильносвязанных мультипроцессорных вычислителей, в которых взаимодействие процессоров происходит посредством общего поля памяти.
Широко применяется при построении относительно простых сильносвязанных систем с использованием Intel Xeon и Itanium, а также при построении кустов.

Рисунок 2. Многопроцессорная архитектура SMP

КП – контроллер памяти;

П₁…П_N – процессора, N≤8;
ОЗУ – общее ОЗУ, в котором хранятся как локальные данные, так и общие данные.
Поддерживает до восьми процессоров. Шина памяти общая для всех процессоров, ОЗУ общее, в котором хранятся как локальные данные каждого процессора, так и общие данные.
Достоинства:
- не велики затраты на реализацию;
- достаточно сильная связь между процессорами через общее поле памяти.
Недостатки:
- из-за конкуренции между процессорами за доступ к единственному ОЗУ, и по единственной шине – процессоры ограничены в доступе к памяти, что может приводить к значительному снижению эффективности многопроцессорной системы, что особенно заметно при большом числе процессоров или на задачах, требующих интенсивного доступа к памяти.

Зависимость производительности SMP от числа процессоров:

Рисунок 3. Зависимость производительности SMP от числа процессоров

n – количество процессоров, K – степень увеличения производительности по сравнению с однопроцессорной системой.

Видим, что рост производительности непропорционален числу процессоров. Из-за того, что в последние годы рост производительности процессов опережает темпы роста характеристик памяти, конфликт между процессорами в SMP системах все более усугубляется. На настоящий момент практически не применимы SMP-системы с числом процессоров большим четырех. Еще более, перспектива развития SMP ухудшается с распространением многоядерных процессоров. Многоядерные процессоры предъявляют повышенные требования к подсистеме памяти, и организовать эффективное использование SMP не удается.