СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2013

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2013 Рис. 5. Варианты конфигурации ПО для многоядерных процессоров ных конфигураций ПО для многоядер- ных процессоров (см. рис. 5). Симметричная многопроцессорность (SMP) Симметричная многопроцессор- ность подразумевает выполнение един- ственного экземпляра ОС со всеми при- кладными программами несколькими одинаковыми процессорами. Изна- чально это реализовывалось за счёт использования группы одноядерных процессоров, сейчас же тенденцией является консолидация этих процес- соров в одном корпусе многоядерно- го процессора, что позволяет сокра- тить массогабаритные характеристи- ки и снизить потребляемуюмощность. Степень масштабируемости многоя- дерной SMP-архитектуры будет опре- деляться балансом между производи- тельностью ядер, памяти и ввода/выво- да. Например, если процессор обладает производительными ядрами с высо- кой скоростью исполнения команд, но ограничен в объёме кэша команд и дан- ных, а также имеет низкую пропускную способность каналов ввода/вывода, то он квалифицируется как ограниченный вводом/выводом (I/O bound), и реаль- но доступный объём вычислительных ресурсов у него будет занижен. SMP предоставляет приложениям однородную вычислительную среду, и за распределение процессов/потоков приложений по доступным вычисли- тельным ядрам в этом случае отвечает ядро ОС. Для приложений эти действия обычно прозрачны, хотя ряд реализа- ций дополнительно предоставляют воз- можность закреплять конкретные про- цессы/потоки за конкретными ядрами (т.н. привязка – affinity) с целью увели- чения скорости обработки данных. Перенос приложений, изначально разработанных для одноядерных архи- тектур, на многоядерные SMP-дизайны может потребовать значительных уси- лий, т.к. в таких приложениях изначаль- но не закладывался достаточный уро- вень параллелизма. Даже при сбалан- сированной архитектуре процессора у SMP-дизайнов существует практиче- ский лимит количества ядер, до которо- го их можно масштабировать, т.к. SMP- приложениям в любом случае необхо- димо защищать разделяемые данные от ситуаций критических состязаний. В результате уровень накладных расхо- дов, вносимых SMP-дизайнами, вполне приемлемый для систем с небольшим количеством ядер, с увеличением коли- чества ядер в системе неизбежно выхо- дит за допустимые пределы. В этом слу- чае, чтобы использовать все доступные вычислительные ресурсы оптималь- ным образом, SMP целесообразно соче- тать с другими техниками многопро- цессорности. Асимметричная многопроцессорность (AMP) Асимметричная многопроцессор- ность (AMP, иногда ASMP) использу- Одноядерная архитектура «Традиционный» подход Виртуализация Многоядерная архитектура Процессор Процессор Гипервизор Супервизор ОС ОС Ядро 1 Ядро 1 Ядро 2 Ядро 2 SMP Контролируемая AMP (sAMP) ОС ОС ОС ОС © СТА-ПРЕСС