什么是SMP(對稱多處理)

什么是SMP(對稱多處理)

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??? SMP的全稱是"對稱多處理"（Symmetrical Multi-Processing）技術，是指在一個計算機上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內存子系統(tǒng)以及總線結構。它是相對非對稱多處理技術而言的、應用十分廣泛的并行技術。在這種架構中，一臺電腦不再由單個CPU組成，而同時由多個處理器運行操作系統(tǒng)的單一復本，并共享內存和一臺計算機的其他資源。雖然同時使用多個CPU，但是從管理的角度來看，它們的表現(xiàn)就像一臺單機一樣。系統(tǒng)將任務隊列對稱地分布于多個CPU之上，從而極大地提高了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。所有的處理器都可以平等地訪問內存、I/O和外部中斷。在對稱多處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)資源被系統(tǒng)中所有CPU共享，工作負載能夠均勻地分配到所有可用處理器之上。

??? 我們平時所說的雙CPU系統(tǒng)，實際上是對稱多處理系統(tǒng)中最常見的一種，通常稱為"2路對稱多處理"，它在普通的商業(yè)、家庭應用之中并沒有太多實際用途，但在專業(yè)制作，如3DMax Studio、Photoshop等軟件應用中獲得了非常良好的性能表現(xiàn)，是組建廉價工作站的良好伙伴。隨著用戶應用水平的提高，只使用單個的處理器確實已經很難滿足實際應用的需求，因而各服務器廠商紛紛通過采用對稱多處理系統(tǒng)來解決這一矛盾。在國內市場上這類機型的處理器一般以4個或8個為主，有少數(shù)是16個處理器。但是一般來講，SMP結構的機器可擴展性較差，很難做到100個以上多處理器，常規(guī)的一般是8個到16個，不過這對于多數(shù)的用戶來說已經夠用了。這種機器的好處在于它的使用方式和微機或工作站的區(qū)別不大，編程的變化相對來說比較小，原來用微機工作站編寫的程序如果要移植到SMP機器上使用，改動起來也相對比較容易。SMP結構的機型可用性比較差。因為4個或8個處理器共享一個操作系統(tǒng)和一個存儲器，一旦操作系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，整個機器就完全癱瘓掉了。而且由于這個機器的可擴展性較差，不容易保護用戶的投資。但是這類機型技術比較成熟，相應的軟件也比較多，因此現(xiàn)在國內市場上推出的并行機大量都是這一種。PC服務器中最常見的對稱多處理系統(tǒng)通常采用2路、4路、6路或8路處理器。目前UNIX服務器可支持最多64個CPU的系統(tǒng)，如Sun公司的產品Enterprise 10000。SMP系統(tǒng)中最關鍵的技術是如何更好地解決多個處理器的相互通訊和協(xié)調問題。

??? 要組建SMP系統(tǒng)，首先最關鍵的一點就是需要合適的CPU相配合。我們平時看到的CPU都是單顆使用，所以看不出來它們有什么區(qū)別，但是，實際上，支持SMP功能并不是沒有條件的，隨意拿幾塊CPU來就可以建立多處理系統(tǒng)那簡直是天方夜談。要實現(xiàn)SMP功能，我們使用的CPU必須具備以下要求：

??? 1、CPU內部必須內置APIC（Advanced Programmable Interrupt Controllers）單元。Intel 多處理規(guī)范的核心就是高級可編程中斷控制器（Advanced Programmable Interrupt Controllers--APICs）的使用。CPU通過彼此發(fā)送中斷來完成它們之間的通信。通過給中斷附加動作（actions），不同的CPU可以在某種程度上彼此進行控制。每個CPU有自己的APIC（成為那個CPU的本地APIC），并且還有一個I/O APIC來處理由I/O設備引起的中斷，這個I/O APIC是安裝在主板上的，但每個CPU上的APIC則不可或缺，否則將無法處理多CPU之間的中斷協(xié)調。
??? 2、相同的產品型號，同樣類型的CPU核心。例如，雖然Athlon和Pentium III各自都內置有APIC單元，想要讓它們一起建立SMP系統(tǒng)是不可能的，當然，即使是Celeron和Pentium III，那樣的可能性也為0，甚至Coppermine核心的Pentium III和Tualatin的Pentium III也不能建立SMP系統(tǒng)--這是因為他們的運行指令不完全相同，APIC中斷協(xié)調差異也很大。
??? 3、完全相同的運行頻率。如果要建立雙Pentium III系統(tǒng)，必須兩顆866MHz或者兩顆1000MHz處理器，不可以用一顆866MHz，另一顆1000MHz來組建，否則系統(tǒng)將無法正常點亮。
??? 4、盡可能保持相同的產品序列編號。即使是同樣核心的相同頻率處理器，由于生產批次不同也會造成不可思議的問題。兩個生產批次的CPU作為雙處理器運行的時候，有可能會發(fā)生一顆CPU負擔過高，而另一顆負擔很少的情況，無法發(fā)揮最大性能，更糟糕的是可能導致死機，因此，應該盡可能選擇同一批生產的處理器來組建SMP系統(tǒng)。?
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