Архітектура numa
Архітектура NUMA (Non Uniform Memory Access) об’єднує переваги SMP системи із системами із розподіленою пам’яттю. Розглянемо дану архітектуру на прикладі комп’ютера СМ* (рис. 9).
Рис. 9. Приклад комп’ютера СМ*
Даний комп’ютер складається з системи кластерів. Кожен кластер містить свій власний процесор, оперативно запам’ятовуючий пристрій (ОЗП), власний пристрій вводу/виводу, власний контролер пам’яті. Контролер пам’яті аналізує адресу до якої звертається процесор, якщо дані знаходяться в локальному блоці то вони вибираються із відповідного ОЗП. Якщо ж дані знаходяться в ОЗП іншого кластера то відповідно вони вибираються через міжкластерну шину. Тобто, на фізичному рівні ОП даного комп’ютера є розподіленою але на рівні програм вона є єдиним цілим.
Архітектура NUMA підтримує до кількох тисяч процесорів, тоді як звичайна SMP система може максимально підтримувати 64-процесори.
Класифікація архітектур обчислювальних систем
Існує багато різних засобів організації паралельно-обчислювальних систем.
Тобто виникає необхідність певним чином класифікувати всі ці архітектури для того, щоб краще розуміти їх та вивчати. Існує понад 10 різних способів класифікації.
Класифікація Флінна
В основі даної класифікації лежить поняття потоку, а саме, потоків даних і потоку команд. Під потоком розуміють деяку послідовність даних або команд. Флінн виділив 4 наступних класи:
1. SISD ( Single Instruction Single Data stream). В даному класі існує один потік команд і один потік даних. Це прості комп’ютери Фоннеймовського типу (рис. 10).
Рис. 10. Клас SISD
В цей клас входять прості комп’ютери та комп’ютери із конвеєрною обробкою.
2. SIMD ( Single Instruction Multiple Data). В архітектурах даного класу множинний потік даних обробляється єдиним потоком команд (рис. 11).
Рис. 11. Клас SIMD
Сюди відносять комп’ютери, які реалізовують векторні команди. Спосіб реалізації векторної команди ролі не грає.
3. MISD ( Multiple Instruction Single Data ). В архітектурі даного класу єдиний потік даних обробляється множинним потоком інформації (рис. 12).
Рис. 12. Клас MISD
На даний час цей клас пустий, таких комп’ютерів не має.
4. MIMD (Multiple Instruction Multiple Data ). В даний клас входять обчислювальні системи, які мають декілька пристроїв обробки даних, кожен з яких працює з своїм власним потоком даних (рис. 13).
Рис. 13. Клас MIMD
В даний клас входять всі можливі багатопроцесорні системи. Сюди також входять комп’ютери, в яких є один процесорний пристрій, що може працювати у багатозадачному середовищі.
Останній клас архітектури включає в себе дуже велику кількість обчислювальних систем, що також потребують класифікації. Дана класифікація була запропонована Робартом Хонні який весь клас MIMD архітектур він поділив на два підкласи:
І клас – із конвеєрною обробкою команд. Мається на увазі, що існує один конвеєрний пристрій, що працює в режимі розділеного часу для окремих потоків.
ІІ клас – кожен потік обробляється своїм власним пристроєм (рис. 14).
Рис. 14. Класифікація MIMD архітектур
Другий підклас можна поділити на класи:
- з перемикачами;
- мережі.
Із перемикачами – це коли кожен процесор зв’язаний з кожним іншим через складний комутатор. Існують два види із спільною пам’яттю та із розподіленою.
Мережі – це системи із розподіленою пам’яттю, коли кожен із процесорних пристроїв безпосередньо зв’язаний тільки з сусідніми пристроями, а зв'язок з віддаленими пристроями відбувається шляхом складної маршрутизації. Виділяють: решітка, гіперкуб, ієрархія, змінна структура.