Processzor szimmetriaEdit
Egy többprocesszoros rendszerben az összes CPU lehet egyenlő, vagy néhányat speciális célokra lehet fenntartani. A hardver és az operációs rendszer szoftvertervezési szempontjainak kombinációja határozza meg a szimmetriát (vagy annak hiányát) egy adott rendszerben. Például hardveres vagy szoftveres megfontolások megkövetelhetik, hogy csak egy adott CPU válaszoljon az összes hardveres megszakításra, míg a rendszerben minden más munka egyenlően osztható meg a CPU-k között; vagy a kernel-módú kód végrehajtása csak egy adott CPU-ra korlátozódhat, míg a felhasználói módú kód a processzorok bármely kombinációján végrehajtható. A többprocesszoros rendszereket gyakran könnyebb megtervezni, ha ilyen korlátozásokat írnak elő, de általában kevésbé hatékonyak, mint azok a rendszerek, amelyekben minden CPU-t kihasználnak.
Azokat a rendszereket, amelyek minden CPU-t egyenlően kezelnek, szimmetrikus többprocesszoros (SMP) rendszereknek nevezzük. Azokban a rendszerekben, ahol az összes CPU nem egyenlő, a rendszer erőforrásai többféleképpen is feloszthatók, például aszimmetrikus többprocesszoros rendszer (ASMP), nem egységes memória-hozzáférésű (NUMA) többprocesszoros rendszer és fürtözött többprocesszoros rendszer.
Master/slave többprocesszoros rendszerSzerkesztés
A master/slave többprocesszoros rendszerben a master CPU irányítja a számítógépet, a slave CPU(k) pedig kijelölt feladatokat végeznek. A CPU-k sebesség és architektúra szempontjából teljesen különbözőek lehetnek. A CPU-k egy része (vagy mindegyike) rendelkezhet közös busszal, mindegyiknek lehet saját busza is (a saját erőforrások számára), vagy a közös kommunikációs útvonalat leszámítva elszigeteltek lehetnek. Hasonlóképpen, a CPU-k oszthatnak meg közös RAM-ot és/vagy rendelkezhetnek privát RAM-mal, amelyhez a másik processzor(ok) nem férhetnek hozzá. A master és slave szerepek CPU-ról CPU-ra változhatnak.
A master/slave többprocesszoros rendszer korai példája a Tandy/Radio Shack TRS-80 Model 16 asztali számítógép, amely 1982 februárjában jelent meg, és a többfelhasználós/multi-tasking Xenix operációs rendszert, a Microsoft UNIX verzióját (TRS-XENIX néven) futtatta. A Model 16 3 mikroprocesszorral rendelkezik, egy 8 bites Zilog Z80 CPU-val, amely 4 MHz-en fut, egy 16 bites Motorola 68000 CPU-val, amely 6 MHz-en fut, és egy Intel 8021-es processzorral a billentyűzetben. A rendszer indításakor a Z-80 volt a master, és a Xenix bootfolyamata inicializálta a slave 68000-et, majd átadta a vezérlést a 68000-nek, mire a CPU-k szerepet cseréltek, és a Z-80 slave processzor lett, amely az összes I/O műveletért felelt, beleértve a lemez, a kommunikáció, a nyomtató és a hálózat, valamint a billentyűzet és az integrált monitor, míg az operációs rendszer és az alkalmazások a 68000 CPU-n futottak. A Z-80 más feladatok elvégzésére is használható volt.
A korábbi TRS-80 Model II, amely 1979-ben jelent meg, szintén többprocesszoros rendszernek tekinthető, mivel a billentyűzetben egy Z-80 CPU és egy Intel 8021 mikroprocesszor is volt. A 8021-es a Model II-t tette az első olyan asztali számítógépes rendszerré, amely különálló, levehető, könnyű billentyűzettel rendelkezett, amelyet egyetlen vékony, rugalmas vezeték kötött össze, és valószínűleg az első olyan billentyűzet volt, amely dedikált mikroprocesszort használt, mindkét tulajdonságot később az Apple és az IBM is lemásolta.
Utasítás- és adatfolyamokSzerkesztés
A többprocesszoros feldolgozásban a processzorok egyetlen utasítássorozat több kontextusban történő végrehajtására használhatók (single-instruction, multiple-data vagy SIMD, gyakran használják a vektoros feldolgozásban), több utasítássorozat egyetlen kontextusban (multiple-instruction, single-data vagy MISD, amelyet redundanciára használnak a hibabiztos rendszerekben, és néha alkalmazzák a pipelined processzorok vagy a hyper-threading leírására), vagy több utasítássorozat több kontextusban (multiple-instruction, multiple-data vagy MIMD).
ProcesszorcsatolásSzerkesztés
Szorosan kapcsolt többprocesszoros rendszerSzerkesztés
A szorosan kapcsolt többprocesszoros rendszerek több CPU-t tartalmaznak, amelyek a busz szintjén vannak összekapcsolva. Ezek a CPU-k hozzáférhetnek egy központi megosztott memóriához (SMP vagy UMA), vagy részt vehetnek egy helyi és megosztott memóriát (SM) tartalmazó memóriahierarchiában (NUMA). Az IBM p690 Regatta egy példa a csúcskategóriás SMP rendszerre. Az Intel Xeon processzorok uralták az üzleti PC-k többprocesszoros piacát, és az AMD Opteron processzorcsaládjának 2004-es megjelenéséig az egyetlen jelentős x86-os opciót jelentették. Mindkét processzorcsalád saját beépített gyorsítótárral rendelkezett, de hozzáférést biztosított a megosztott memóriához; a Xeon processzorok egy közös csövön keresztül, az Opteron processzorok pedig a rendszer RAM-hoz vezető független útvonalakon keresztül.
A chip-multiprocesszorok, más néven többmagos számítás, egynél több processzort tartalmaznak egyetlen chipen, és a szorosan összekapcsolt multiprocesszorozás legszélsőségesebb formájának tekinthetők. A több processzort tartalmazó nagyszámítógépes rendszerek gyakran szorosan kapcsoltak.
Lazán kapcsolt többprocesszoros rendszerSzerkesztés
A lazán kapcsolt többprocesszoros rendszerek (gyakran klasztereknek nevezik őket) több önálló, egy- vagy kétprocesszoros alapanyagszámítógépen alapulnak, amelyeket nagy sebességű kommunikációs rendszerrel (gyakori a Gigabit Ethernet) kapcsolnak össze. A Linux Beowulf fürt egy példa a lazán kapcsolt rendszerre.
A szorosan kapcsolt rendszerek jobb teljesítményt nyújtanak és fizikailag kisebbek, mint a lazán kapcsolt rendszerek, de történelmileg nagyobb kezdeti beruházást igényelnek, és gyorsan amortizálódhatnak; a lazán kapcsolt rendszerek csomópontjai általában olcsó alapanyagszámítógépek, és a fürtből való kivonáskor független gépként újrahasznosíthatók.
Az energiafogyasztás is szempont. A szorosan kapcsolt rendszerek általában sokkal energiatakarékosabbak, mint a klaszterek. Ennek oka, hogy a szorosan kapcsolt rendszerekben jelentős megtakarítás érhető el azáltal, hogy a komponenseket eleve úgy tervezik, hogy együtt dolgozzanak, míg a lazán kapcsolt rendszerek olyan komponenseket használnak, amelyeket nem feltétlenül kifejezetten ilyen rendszerekben való használatra szántak.
A lazán kapcsolt rendszerekben lehetőség van arra, hogy különböző operációs rendszereket vagy operációs rendszer verziókat futtassanak különböző rendszereken.