1.3 Computer-System Architecture

코어:명령을 실행하고 로컬로 데이터를 저장하기위한 레지스터를 포함하는 주성요소이다.

Single-Processor

단일처리코어를가지는 하나의 CPU를 사용하는 시스템

현대에는 거의 없는시스템

 

Multiprocessor Systems

각각 단일코어 CPU가 있는 두개이상의 프로세스를가지는 시스템  ,처리량 증가

 

프로세스는 주변장치(Bus,clock,memory등등)를 공유하는데 이때 프로세서의 수가 많아질수록 처리속도가 올라간다.

일반적으로는 Symmetric multiprocessing (SMP) 를사용한다

Symmetric multiprocessing (SMP)

각 CPU  프로세서가 운영체제 기능및 사용자프로세스를 포함한 모든작업을 수행한다. 각각의 CPU는 개별 또는 로컬 캐시뿐만 아니라 자체 레지스터 세트가 있음에도 모든 프로세서가 버스를 통해 물리적인 메모리를 공유한다.하지만  CPU를 많이추가하면 시스템버스에대한 경합 병목형상이 되어 성능이 저하될수있다.그래서 나온것이 Non-uniform memory access (NUMA) [공유 시스템연결]이다

Non-uniform memory access (NUMA)

각각의 CPU가 작고 빠른 로컬 버스를통해 액세스되는 자체 로컬 메모리를 탑제하는 방식이다.

작고 빠른 버스를 통해 각각의 메모리에 접근하는모습

CPU는 공유 시스템 상호 연결로 연결되므로 모든 CPU는 하나의 물리적 주소 공간을 공유한다.

장점:CPU가 로컬메모리에 액세스할때 빠를 뿐만아니라 시스템 상호연결에 대한 경합이없음

단점:상호연결을통해 원격메모리에 액세스해야 할 때 지연시간이 증가하여 성능저하가 발생할수있음

또다른 종류로는 Clustered Systems이있다.

Clustered Systems

둘이상의 독자적 시스템 또는 노드들을 연결하여 구성한다.각 노드는 다중코어시스템이며 이러한시스템은 약결합이라고 간주된다.또한 다음과같은 특징들을 지닌다.

 

• 메모리 공유
• 근거리통신망(LAN),Infini Band같은 고속 상호연결망으로 연결된다.
• 향상된 신뢰성 제공
• 높은 가용성을 제공
• 하나이상의 시스템이 고장나더라도 서비스는 계속됨
• 남아있는 하드디스크의 수준에 비례하여 지속적인 서비스를 제공하는 우하한 성능저하(Graceful degradation)를제공
• 성능저하를넘어 구성요소에 오류가발생하더라도 계속작동가능한 결함허용 시스템(fault tolerance)를 제공

글러스터링의 구성

 

 

Asymmetric clustering (비대칭 클러스터):다른컴퓨터가 작동중일떄 한컴퓨터는 긴급대기모드에있는다.

Symmetric clustering(대칭 클러스터):둘이상의 호스트들이 응용프로그램을 실행하고 서로를 감시한다.

클러스터 시스템의 일반적인 구조

클러스터는 고성능 계산환경을 제공하도록 사용될수있음.

응용프로그램을 병렬수행 할수 있음

일부 클러스터 기술들은 DLM이라는 접근충돌이 발생하지 않도록하는 기능이 포함되어있다.