Системи з загальною пам’яттю

Системами з загальною пам’яттю називають системи, в яких декілька процесорів мають загальну оперативну пам’ять. Наприклад, комп’ютери з багатоядерними процесорами (multi-core).

Преваги:

· Не потрібний обмін даними: дані, які розмістив в пам’ять один процесор, автоматично стають доступні другим процесорам. Відповідно, система не повинна витрачати час на пересилання даних.

· Для таких систем просто писати програми: можна, наприклад, створити декілька обчислювальних потоків, або ж використати в програмі спеціальні директиви (н-д, технологія OpenMP), які підкажуть компілятору, як розпаралелити програму. Крім того, можливе повністю автоматичне розпаралелювання програми компілятором.

· Компактність систем: може бути реалізована в вигляді декількох процесорів на одній материнській платі, і/або в вигляді декількох ядер всередині процесора.

Недоліки:

Припустимо, у нас є об'єкт, що містить числа A і B, і для правильної роботи об'єкта потрібно, щоб A + B завжди дорівнювала нулю. Якщо перший процес змінить A, і не встигне змінити B перш, ніж другий процес прочитає A і B, то другий процес отримає неправильний об'єкт, в якому A + B не дорівнює нулю. Для вирішення подібних проблем можна використовувати критичні секції. Якщо потік інструкцій першого процесу входить в критичну секцію з ідентифікатором N, то потік інструкцій іншого процесу не зможе увійти в критичну секцію з тим же ідентифікатором, і буде чекати, поки перший процес не вийде з цієї секції.

• Проблема спільного доступу до пам'яті: потрібно обережно працювати з тими ділянками пам'яті, для яких можливе одночасне виконання записи одним процесором та іншої операції (запису або читання) іншим процесором.

• Проблема синхронності кешей: для прискорення доступу до пам'яті процесори забезпечуються кешами. Якщо один процесор змінив дані в оперативній пам'яті, і ці дані прокешіровани іншими процесорами, то їх кеші повинні автоматично оновитися. Дана проблема відсутня в багатоядерних процесорах, що використовують загальний кеш.

• Проблема повільного звернення до оперативної пам'яті і її обмеженого обсягу: процесор працює швидко, а пам'ять-повільно, тому навіть одному процесору доводиться чекати завантаження даних з оперативної пам'яті. Якщо ж процесорів декілька, то їм доводиться чекати ще довше. Швидкість роботи кожного процесора з пам'яттю стає тим менше, чим більше число процесорів є в системі. Крім того, обсяг пам'яті не може бути зроблений як завгодно великим, тому що для цього доведеться збільшувати розрядність шини пам'яті.

• Проблема масштабованості: дуже складно зробити подібну систему з великим числом процесорів, так як дуже сильно зростає вартість і падає ефективність роботи через описані вище проблеми. Практично всі подібні системи мають ≤ 8 процесорів.

Дата добавления: 2014-01-07