Мультипроцессорные системы

На системной шине 2 или более процессоров. При этом возможны конфигурации с симметричной мультипроцессорной обработкой (Symmetric Multi – Processing (SMP) и избыточным контролем функционирования (FRC).

В конфигурации FRC 2 процессора Master, Checker выступают как один логический. Основной процессор Master работает в обычном однопроцессорном режиме. Проверочный процессор Checker выполняет все те же операции без выхода на шину и сравнивает выходные сигналы выходного процессора с теми сигналами, которые генерирует сам. В случае расхождения вырабатывается сигнал ошибки, который может обрабатываться как прерывание. FRC – контроль применяется только в особо ответственных системах.

В SMP решает свою задачу, порученную ему операционной системой. В документе спецификация мультипроцессорных систем фирмы Intel симметрия рассматривается в двух аспектах:

• Симметрия памяти – все процессоры пользуются одной памятью, работают с одной копией операционной системой
• Симметрия ввода – вывода – все процессоры разделяют общие устройства ввода – вывода и общие контроллеры прерываний.

Аппаратная (физическая) реализация SMP может быть различной:

• Объединение нескольких физических процессоров на одной локальной шине (Pentium 1- 4)
• Подключение каждого процессора системной плате (с общей памятью) выделенными шинами.

Athon – подключение к каждому процессору собственному ОЗУ и их объединение с периферийными устройствами через гипертранспорт (Athlon 64, Optron).

· Размещение на одном кристалле нескольких логических процессоров с разделяемыми операционными блоками (АЛУ) – гиперпотоковые модели Pentium 4.

· Размещение на одном кристалле нескольких независимых процессорных ядер с разделяемым кэшом 3 уровня – мультиядерные системы Pentium 4.

Применение SMP требует поддержки со стороны BIOS операционной системы и приложений. Чтобы работать быстрее – они должны быть многопоточными.

В процессорах PENTIUM 4 частоты 3.06 ГГц и XEON применяется гиперпотокавая технология.

Один физический процессор может одновременно выполнять два потока команд процессора X86. Для фон-неймановской машины это означает, что физический процессор (микросхема) имеет два комплекта архитектурных регистров, т.е. в каждом комплекте имеется свой указать команд (инструкций), идущий по своему потоку, т.е. речь идёт о 2-ух логических процессорах, физически расположенных на одном кристалле микросхемы.

Эти логические процессоры совместно используют ряд общих микроархитектурных блоков физического процессора (вторичный кэш, исполнительные блоки АЛУ). Такие разделение позволяет повысить эффективность функционирования исполнительных блоков.

Логические процессоры не являются полностью независимыми. Иногда приходится ожидать освобождения ресурса, занятого соседом.