共享内存多处理器有哪些常见架构

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1. 共享内存多处理器架构概述

共享内存多处理器架构是指多个处理器共享同一主存的计算机硬件架构。这种架构使得多个处理器能够高效地访问和修改同一内存空间中的数据,从而实现并行处理和任务协同。 在这种架构下,处理器之间可以通过共享变量进行通信与同步,实现高度的资源共享。

2. 对称多处理器架构(SMP)

定义:对称多处理器架构是指服务器中多个CPU对称工作,无主次或从属关系。各CPU共享相同的物理内存,每个CPU访问内存中的任何地址所需要的时间是相同的。 特点: 所有CPU共享内存,每个CPU都能平等地访问内存和I/O等资源。 扩展性受限,因为每个CPU都必须通过相同的内存总线访问内存,随着CPU数量的增加,内存访问冲突将增加。 在操作系统的支持下,进程可以在不同的处理器间移动,达到负载平衡,提高系统效率。 应用:SMP架构适用于小规模高性能计算场景,如高端服务器、工作站等。

3. 非一致存储访问架构(NUMA)

定义:NUMA架构允许更多CPU并提供局部内存访问,但远程访问较慢。其共享存储器物理上是分布在所有处理机的本地存储器上,所有本地存储器的集合组成了全局地址空间,可被所有的处理机访问。 特点: CPU被划分为多个节点,每个节点包含一定数量的CPU和本地内存。 访问本地内存的速度较快,而访问远程内存则较慢,因为需要通过互连网络产生附加时延。 较好地解决了SMP系统的扩展问题,可以支持更多数量的CPU。 应用:NUMA架构适用于需要大规模并行处理,但对远程内存访问速度要求不高的场景,如大型数据库、事务处理等。

4. 海量并行处理架构(MPP)

定义:MPP架构由多个SMP节点通过网络连接而成,每个节点只访问自己的本地资源(内存、存储等),是一种完全无共享结构。 特点: 每个节点都是一个独立的SMP系统,具有自己的CPU、内存和I/O等资源。 节点之间通过高速网络连接,可以协同工作完成相同的任务。 扩展能力最好,理论上可以无限扩展。 应用:MPP架构适用于大规模数据处理和决策支持等场景,如数据挖掘、科学计算等。

5. 其他拓展知识

共享内存的实现方式:共享内存的实现依赖于操作系统提供的同步机制和缓存一致性协议。这些机制和协议确保了多个处理器能够正确、一致地访问和修改共享数据。 共享内存与分布式内存的比较:共享内存和分布式内存是两种不同的内存访问方式。共享内存适用于多处理器紧密耦合的场景,而分布式内存则适用于处理器之间松散耦合的场景。两者各有优缺点,应根据具体应用场景进行选择。