Гибридная архитектура Nonuniform Memory Access (NUMA).

Гибридная архитектура Nonuniform Memory Access (NUMA). Главная особенность гибридной архитектуры NUMA – неоднородный доступ к памяти.

Гибридная архитектура воплощает в себе удобства систем с общей памятью и относительную дешевизну систем с раздельной памятью. Суть этой архитектуры – в методе организации памяти, а именно: память является физически распределенной по различным частям системы, но логически разделяемой, так что пользователь видит единое адресное пространство. Система состоит из однородных базовых модулей (плат), состоящих из небольшого числа процессоров и блока памяти. Модули объединены с помощью высокоскоростного коммутатора. Поддерживается единое адресное пространство, аппаратно поддерживается доступ к удаленной памяти, т.е. к памяти других модулей. При этом доступ к локальной памяти осуществляется в несколько раз быстрее, чем к удаленной. По существу архитектура NUMA является ММР-архитектурой (массивно-параллельной), где в качестве отдельных вычислительных элементов берутся SMP-узлы.

Пример структурной схемы компьютера с гибридной сетью (рис. 4.3.1.4): четыре процессора связываются между собой с помощью кроссбара в рамках одного SMP-узла. Узлы связаны сетью типа “бабочка”.

Рис. 4.3.1.4. Гибридная архитектура

Известны также гибридные структуры с коммутатором (рис. 4.3.1.5). Здесь каждый процессор работает со своей памятью, но модули устройств памяти связаны друг с другом с помощью коммутатора (рис. 4.3.1.5, а). Коммутаторы могут включаться также между группами процессоров (ПР) и модулей памяти (П). Здесь сообщения между процессорами и памятью передаются через несколько узлов (рис. 4.3.1.5, б).

Архитектура развивалась такими компаниями, как Burrought, Convex Computer (в последующем HP), SGA, Sequent и Data General в период 1990-х гг. Разработанные здесь технологии в дальнейшем воплотилась в многих Unix-подобных ОС, а также в определенной степени – в Windows NT.

Эффективность как UMA, так и NUMA ограничивается пропускной способностью шины памяти и временами задержки как шины, так и самой памяти. Это значит, что с увеличением числа процессоров после определенного предела производительность перестает возрастать линейно. Этот “предел роста” зависит от выполняемых приложений и, как правило, не превосходит 24-68 процессоров.

Рис. 4.3.1.5. Гибридная архитектура с коммутатором (а); многокаскадная коммутация (б)