Вычислительные системы параллельной архитектуры

Компьютеры класса SMP

Другим типичным примером такой архитектуры являются компьютеры класса SMP (Symmetric Multi Processors), включающие в себя несколько процессоров, но одну память, комплект устройств ввода/вывода и операционную систему (другим классификатором таких систем является термин UMA - uniform memory access). Достоинством компьютеров с общей памятью является (относительная) простота программирования параллельных задач (нет необходимости заниматься организацией пересылок сообщений между процессорами с целью обмена данными), минусом - недостаточная масштабируемость (при увеличении числа процессоров резко возрастает конкуренция за доступ к общим ресурсам, в первую очередь к памяти, что ограничивает суммарную производительность системы).

5. 
   Технология NUMA
   

Реальные SMP-системы содержат обычно не более 32 процессоров, для дальнейшего наращивания вычислительных мощностей подобных систем используется NUMA-технология (non uniform memory access). При фактическом различии механизмов доступа к собственной памяти и памяти других процессоров в NUMA-системах реализуется виртуальная адресация, позволяющая пользовательским программам рассматривать всю (физически) распределенную между процессорами память как единое адресное пространство. Недостатками NUMA-компьютеров являются значительная разница времени обращения к собственной (локальной) памяти данного процессора и к памяти сторонних процессоров, а также проблема когерентности кэша (cache coherence problem) - в случае сохранения процессором П1 некоего значения в ячейке N1. При последующей попытке прочтения данных из той же ячейки N1 процессором П2 последний получит значение, которое может не совпадать с истинным значением переменной, если кэш процессора П1 еще не «сброшен» в память (о чем процессор П2 «знать» не обязан). Для решения проблемы когерентности (соответствия, одинаковости) кэша предложена и реализована архитектура ccNUMA (cache coherent NUMA), позволяющая (прозрачными для пользователя средствами) достигать соответствия кэшей процессоров (что требует дополнительных ресурсов и соответственно снижает производительность).
Для всех видов как векторно-конвейерных, так и *иМА-архитектур увеличение количества процессоров связано с непропорционально большим ростом стоимости механизмов обеспечения «прозрачности» доступа к любому участку «общей» памяти. В силу этого ни одна система с общей памятью в настоящее время уже не входит в список 500 суперкомпьютеров (хотя ранее, до 2003-го года, входили и даже составляли до половины всего списка).

6.