Комбинированные системы

Самым логичным решением после изучение SMP и MPP-систем было бы создать систему, объединяющую все достоинства и той и другой архитектуры. Так появилась гибридная система NUMA (Nonuniform memory access) – система с неоднородным доступом к памяти.

Память организована следующим образом – она физически является распределенной по различным частям системы, но процессоры видят ее как единую, с единым адресным пространством. NUMA-системы состоят из однородных базовых модулей, которые объединены при помощи высокоскоростного коммутатора. Сохраняется единое адресное пространство, доступ к памяти других процессоров (из других модулей) поддерживается на аппаратном уровне. Для доступа к локальной памяти требуется значительно меньшее время чем при доступе к удаленной (принадлежащей другому модулю).

NUMA-архитектура представляет собой MPP-архитектуру, где в качестве отдельных элементов использованы SMP узлы. Чтобы легче было понять, что же имелось ввиду в последнем предложении, приведем схему компьютера с комбинированной организацией памяти.

Рис. 3.4. Структурная схема вычислительной системы с комбинированной организацией памяти [9]

При подобной организации доступа к памяти очень важно, чтобы все процессоры получали одинаковые значение одних и тех же переменных в любой момент времени. Эта проблема называется когерентность кэш-памяти. Она появляется как следствие использования разделяемой памяти. Т.к. кэш-память принадлежит конкретному процессору, то она недоступна для остальных процессоров (даже для тех, которые находятся в его модуле). Именно поэтому необходимо проводить синхронизацию памяти. Применение нашли два варианта.

Отслеживать шинные запросы (Snoopy Bus Protocol). Кэши отслеживают переменные, которые передаются к любому из процессоров и, при необходимости, делают себе копии этих переменных;

Или выделить специальную область в памяти, в которой будет проверятся достоверность всех копий используемых переменных.