Системы с распределенной и разделяемой памятью, массово-параллельные системы общая характеристика, схема построения, особенности каждой из систем, области применения.
DSM-системы (Distributed Shared Memory) – системы с распределенной и разделяемой памятью; память таких узлов разделена физически, но адресуется в рамках единого адресного пространства. DSM-системы могут быть реализованы различными способами. Общим для разных реализаций является тот факт, что узел может состоять из нескольких процессоров и иметь SMP-архитектуру. Также в DSM-системах поддерживается общее адресное пространство, но при этом память является распределенной по узлам и время доступа к памяти зависит от месторасположения данных, поэтому некоторые DSM-системы получили название NUMA.
NUMA – Non-Uniform memory Acess (Architecture) – Неоднородный доступ (архитектура) к памяти.
Частный случай NUMA–архитектуры - cc-NUMA.
cc-NUMA – Cache Coherent NUMA, архитектура NUMA с кеш-когерентным доступом.
Архитектура cc-NUMA:
Механизм работы кеша каждого узла увязан с доступом к локальной памяти каждого удаленного узла.
Существует справочная память, в которой содержится информация о том, в каких именно кешах находится нужный блок данных; например, узел 1 обращается к ячейке памяти с адресом А основной памяти, не являющейся локальным адресом узла 1. Тогда справочник узла 1 анализирует информацию (адрес А) и определяет, что данные по адресу А находятся в узле N. В этом случае этот справочник отправляет адрес А в справочник узла N. Узел N выбирает информацию оп адресу А.
В отличие от шинного протокола наблюдения, где при записи нового значения в кеш сообщение о модификации передается во все узлы, справочник распознает адрес и обращается только к тому узлу, где содержится данный адрес.
Преимущество архитектуры: простота.
Недостаток архитектуры: объем аппаратной реализации (пропорционален основной памяти системы).
Иерархичность доступа к памяти в NUMA-архитектурах сдерживает рост количества процессоров. Как правило, в современных NUMA-системах количество процессорных узлов не превышает 64, а число процессоров – 128.
Массово-параллельная архитектура (Massive Parallel Processing, MPP) — класс архитектур параллельных вычислительных систем. Особенность архитектуры состоит в том, что память физически разделена.
Система строится из отдельных узлов, содержащих процессор, локальный банк оперативной памяти, коммуникационные процессоры или сетевые адаптеры, иногда — жесткие диски и/или другие устройства ввода/вывода. Доступ к банку оперативной памяти данного узла имеют только процессоры из этого же узла. Узлы соединяются специальными коммуникационными каналами.
Пользователь может определить логический номер процессора, к которому он подключен, и организовать обмен сообщениями с другими процессорами. На машинах массово-параллельной архитектуры используются два варианта работы операционной системы:
В одном полноценная операционная система работает только на управляющей машине (front-end), а на каждом отдельном узле функционирует сильно урезанный вариант ОС, обеспечивающий работу расположенной в нем ветви параллельного приложения.
Во втором варианте на каждом модуле работает полноценная, чаще всего UNIX-подобная ОС, устанавливаемая отдельно.