Language
Country/Area
No result found
Загадочная история SMP: как ранние компьютеры добились многопроцессорной совместной работы?
Симметричная многопроцессорная обработка (SMP) — широко используемая архитектура современных компьютерных систем, но ее история редко обсуждается. Основная идея этой архитектуры заключается в том, что несколько идентичных процессоров подключены к одной общей основной памяти и управляются одной операционной системой. Эта функция совместной работы позволяет каждому процессору обрабатывать различные задачи параллельно, тем самым значительно повышая общую производительность системы. В этой статье вы узнаете об истории возникновения и эволюции SMP.
Концепция дизайна
Системы SMP обычно состоят из нескольких одинаковых процессоров, которые совместно используют центральную основную память и работают под управлением одной операционной системы. Каждый процессор оснащен выделенной кэш-памятью для ускорения доступа к основной памяти и снижения трафика системной шины. В ранних системах SMP технология часто ограничивалась пропускной способностью и энергопотреблением, а в конструкции возникали проблемы с «узкими местами». С тех пор внедрение архитектуры сетки улучшило проблемы масштабируемости, хотя для этого необходимо преодолеть сложность программирования.
«Системы SMP позволяют любому процессору выполнять любую задачу, независимо от расположения данных задачи, при условии, что эта задача не выполняется каким-либо другим процессором в системе».
Обзор истории
Среди ранних многопроцессорных систем Burroughs B5000 в 1961 году стала первой производственной системой, хотя она все еще была асимметричной в работе. С появлением Burroughs D825 в 1962 году концепция SMP постепенно начала обретать форму. Серия компьютеров IBM System/360 также выпустила двухпроцессорную вычислительную систему, реализующую применение архитектуры SMP. По мере того, как в эту сферу выходили крупные компании, системы SMP постепенно развивались и стали общепринятыми.
Сценарии применения
SMP широко используется в системах с разделением времени и серверных системах, которые могут поддерживать несколько процессов, работающих параллельно, без изменения приложения. На персональных компьютерах полезность SMP снижается, поскольку многие приложения еще не модифицированы для многопоточности. Чтобы воспользоваться преимуществами SMP, важным фактором становится многопоточное программирование.
Преимущества и проблемы
Современные конструкции SMP-систем позволяют тесно связывать несколько процессоров, но это также создает проблемы с масштабируемостью и производительностью. Хотя многопроцессорные системы могут увеличить пропускную способность, для устранения пробела в оптимизации производительности потребуется тщательно спроектированная операционная система и эффективная программная поддержка для максимального использования аппаратного обеспечения.
«В среде SMP, когда несколько программ выполняются одновременно, производительность системы значительно выше, чем у однопроцессорной системы».
Методы программирования
Для достижения максимальной производительности системам, использующим SMP, требуются иные методы программирования, чем системам, использующим однопроцессорные процессоры. Потому что в системе SMP программы могут работать с использованием нескольких процессоров одновременно. Это не только улучшает возможности многозадачности, но и повышает плавность работы программы. По мере совершенствования программы она сможет лучше распределять рабочую нагрузку.
Будущие альтернативные архитектуры
По мере роста вычислительных потребностей появляются новые архитектуры, такие как NUMA (неоднородный доступ к памяти), которые позволяют процессорам быстрее получать доступ к локальной памяти и снижают зависимость от общей памяти. Хотя NUMA может обеспечить более эффективный доступ к данным в некоторых средах, стоимость перемещения данных с одного процессора на другой относительно высока при выполнении балансировки рабочей нагрузки.
Заключение
От модульных ранних компьютерных систем до современных многопроцессорных архитектур, стремящихся к эффективности, эволюция SMP, несомненно, является важной частью технологического прогресса. По мере дальнейшего развития технологий, какие новые технологии бросят вызов и улучшат наше понимание многопроцессорной совместной работы в будущем?
