14. Системи із спільною пам’яттю. Переваги та недоліки.

Паралельні ПК із спільною пам’яттю

Комп’ютери даного класу відповідно мають переваги та недоліки.

Переваги: простота програмування; спільний адресний простір; простота роботи;

Недоліки: невелика кількість процесорів; дуже велика вартість;

Щоб збільшити кількість процесорів, але при цьому залишити єдиний адресний простір, пропонується декілька архітектур. Найпопулярніша з них – СС VNUMA.

В даній архітектурі фізична пам’ять є фізично розподіленою, але на логічному рівні – це її єдиний адресний простір. Також дана архітектура вирішує проблему когерентності кешів і забезпечує повну сумісність з комп’юперами SMP.

Приклад архітектури СС VNUMA будемо розглядати на комп’ютері ИP Saperdome. Він випущений в 2000 році. Максимальна конфігурація може включати до 64 процесорів, максимальна кількість оперативної пам’яті – 256Гб, розширення – до 1Тб.

Основу архітектури складають обчислювальні коди, зв’язані між собою ієрархічною системою перемикачів. Кожна комірка – це мультипроцесор, на якому розміщені всі необхідні компоненти. Кожна комірка може містити до 4 процесорів, оперативна пам’ять – до 16Мб.

Ц ентральне місце в комірці займає контролер комірки. Це дуже складний пристрій, який складається з 24 млн транзисторів. Контролер зв’язаний з кожним процесором через окремий порт. Швидкість обміну даних – 2Гбіт/с. Також контролер слідкує за когерентністю кеш- пам’яті процесора. Пам’ять комірки може мати ємність від 2Гб і конструкцію поділено на 2 банки, що зв’язані з контролером комірки через окремі порти з швидкістю передачі інформації – 2Гбіт/с. Система введення/виведення включає в себе PCI- слоти. Окремий порт комірки зв’язаний з комутатором, через який відбувається зв’язок з іншими комірками.

При повній конфігурації ПК HP Superdome складається з двох стійок:

Одним з центральних питань використання архітектури СС VNUMA є різниця в часі звернення. В комп’ютерах HP Superdome є 3 види затримки:

1. процесор і пам’ять знаходяться в одній комірці - затримка мінімальна;

2. процесор і пам’ять знаходяться в різних комірках, під’єднані до одного комутатора – затримка середня;

3. процесор і пам’ять розміщені в різних комірках, комірки під’єднані до різних комутаторів – затримка максимальна.

Тому при написанні програми для даного комп’ютера потрібно уникати можливості розпорідного звернення до пам’яті. Також даний комп’ютер має ряд особливостей:

1. він може працювати як єдиний класичний ПК, а можна його скорегувати так, щоб розбити на декілька частин, кожна з яких називається n Portition, вона може працювати під окремою операційною системою;

2. «гаряча» заміна усіх компонентів системи;

3. ефективна робота з великою кількістю периферійних пристроїв;

4. резервування;

5. моніторинг всіх параметрів системи.

Розглянемо процесор РА-8700. його тактова частота – 750МГц., володіє суперскалярною архітектурою і витрачає 4 такти на виконання однієї операції. Іншими словами, пікова продуктивність даного процесора – 3 ГФлопс, а всієї 64-процесорної системи – 192 ГФл. Процесор РІ 8700 на кожному такті виконує стільки операцій, скільки йому дозволяє інформаційна структура коду, а також кількість вільних функціональних пристроїв. Всього пристроїв в процесорі є 10. 4 з них – для виконання арифметичних операцій над цілими числами; 4 – над дробовими і 2 функціональні пристрої – для проведення запису/читання. Починаючи з процесорів РІ 8500, кеш І рівня розміщується на кристалі процесора і досягає об’єму 2,25 Мб. При складанні програм для комп’ютерів даного класу можуть виникнути проблеми, що характерні для усіх типів паралельних комп’ютерів. А саме, неможливість розпаралелення фрагментів коду, тобто, якщо 25% коду – це послідовні операції, то збільшення швидкодії більш ніж у 5 разів досягнути нереально. Також потрібно звертати увагу на неоднорідність звернень до пам’яті.