3. Гібридна архітектура numa|
Головна особливість гібридної архітектури NUMA| (nonuniform| memory| access|) – неоднорідний доступ до пам'яті.
Гібридна архітектура суміщає|поєднує| достоїнства систем із|із| загальною|спільною| пам'яттю і відносну дешевизну|дешевину| систем з|із| роздільною пам'яттю. Суть цієї архітектури – в особливій організації пам'яті, а саме: пам'ять фізично розподілена по різних частинах|частках| системи, але|та| логічно вона є|з'являється,являється| загальною|спільною|, так що користувач бачить єдиний адресний простір. Система побудована|спорудити| з|із| однорідних базових модулів (плат), що складаються з невеликого числа процесорів і блоку пам'яті. Модулі об'єднані|з'єднані| за допомогою високошвидкісного комутатора. Підтримується єдиний адресний простір, апаратний підтримується доступ до видаленої|віддаленої| пам'яті, тобто до пам'яті інших модулів. При цьому доступ до локальної пам'яті здійснюється у декілька разів швидше, ніж до видаленої|віддаленої|. По суті, архітектура NUMA| є|з'являється,являється| MPP| (масивно-паралельною) архітектурою, де як окремі обчислювальні елементи беруться SMP| (симетрична багатопроцесорна архітектура) вузли. Доступ до пам'яті і обмін даними усередині|всередині| одного SMP-узла| здійснюється через локальну пам'ять вузла і відбувається|походить| дуже швидко, а до процесорів іншого SMP-узла| теж|також| є доступ, але|та| повільніший і через складнішу систему адресації.
Структурна схема комп'ютера з|із| гібридною мережею|сіттю|: чотири процесори зв'язуються між собою за допомогою кроссбара| в рамках|у рамках| одного SMP-узла|. Вузли зв'язані мережею|сіттю| типу|типа| «метелик» (Butterfly|):
Мал. 3.3. Структурна схема комп'ютера з|із| гібридною мережею|сіттю|
Вперше|уперше| ідею гібридної архітектури запропонував Стів Волох, він утілив|втілював| її в системах серії Exemplar|. Варіант Воллоха – система, що складається з восьми SMP-узлов|. Фірма|фірма-виготовлювач| HP| купила ідею і реалізувала на суперкомп'ютерах серії SPP|. Ідею підхопив Сеймур Крей (Seymour| R.Cray) і додав|добавляв| новий елемент – когерентний кеш, створивши так звану архітектуру cc-NUMA| (Cache| Coherent| Non-Uniform| Memory| Access|), яка розшифровується як «неоднорідний доступ до пам'яті із|із| забезпеченням когерентності кешів». Він її реалізував на системах типу|типа| Origin|.
4. Організація когерентності багаторівневої ієрархічної пам'яті
Поняття когерентності кешів описує той факт, що всі центральні процесори отримують|одержують| однакові значення одних і тих же змінних у будь-який момент часу. Дійсно, оскільки кеш-пам'ять належить окремому комп'ютеру, а не всій багатопроцесорній системі в цілому|загалом|, дані, що потрапляють|попадають| в кеш одного комп'ютера, можуть бути недоступні іншому. Щоб|аби| цього уникнути, слід провести синхронізацію інформації, що зберігається в кеш-пам'яті процесорів.
Для забезпечення когерентності кешів існує декілька можливостей|спроможностей|:
використовувати механізм відстежування шинних запитів (snoopy| bus| protocol|), в якому кеші відстежують змінні, що передаються до будь-якого з центральних процесорів і при необхідності модифікують власні копії таких змінних;
виділяти спеціальну частину|частку| пам'яті, що відповідає за відстежування достовірності всіх використовуваних копій змінних.
Найбільш відомими системами архітектури cc-NUMA| є|з'являються,являються|: HP| 9000 V-class| в SCA-конфигурациях|, SGI| Origin3000|, Sun| HPC| 15000, IBM/Sequent NUMA-Q| 2000. На сьогодні максимальне число процесорів в cc-NUMA-системах| може перевищувати 1000 (серія Origin3000|). Зазвичай|звично| вся система працює під управлінням єдиною ОС, як в SMP|. Можливі також варіанти динамічного «підрозділу» системи, коли окремі «розділи» системи працюють під управлінням різних ОС. При роботі з|із| NUMA-системами|, так само, як з|із| SMP|, використовують так звану парадигму програмування із|із| загальною|спільною| пам'яттю (shared| memory| paradigm|).