9. Понятие мультипроцессорной системы

ВС на основе одного МП называется микропроцессорной системой где аппаратная часть работает в соответствии и под управлением ОС. ВС на базе двух и более МП называется мультипроцессорной системой. Для этого все МП, начиная с Pentium, имеют специальные интерфейсные средства для построения мультипроцессорных систем, причем, только на уровне управляющих сигналов.

а) симметричная мультипроцессорная обработка (SMP – Symmetric Multy Processing). Каждый МП выполняет свою задачу, порученную ОС-ой (Виндоус ХР, ХТ, 2000, OS/2, Unix, Linux). Оба МП разделяют ресурсы компьютера, включая память и ПФУ (см. ниже). В каждый момент времени шиной может управлять только один МП, потом по определенным правилам они меняются местами. Арбитраж процессоров идет с помощью сигналов запроса и подтверждения передачи. Сигналы обычного арбитража HOLD и HLDA действуют обычным образом.

Каждый из МП имеет свой внутренний кэш L1. А Кэш L2 у них общий, поэтому важная задача кэш-контроллера – согласованность данных между ОП, одним кэш L2 и двумя кэш L1. Для этого кэш-контроллер проводит локальные циклы слежения.

Для обработки аппаратных прерываний структуру МП, начиная с Pentium, включен расширенный программируемый контроллер APIC – Advanced Programmable Interruption Controller, который имеет внешние сигналы локальных прерываний LINT0, LINT1 и который по двухпроводной локальной шине связан с APIC системной платы, который выполняет маршрутизацию прерываний. Запросы локальных прерываний обслуживаются тем МП, на входы которого LINT0, LINT1 поступает запрос. Режим обработки прерываний разрешается сигналом APICEN (Enable) по аппаратному сбросу.

б) Функционально-избыточная система FRC – Functions Redundancy Checking. Два МП – функционально избыточная пара: Master/Checker, выступающая как один логический МП. Мастер – это основной МП, работает в обычном однопроцессорном режиме, управляя шиной. Checker – проверочный МП, выполняет все те же опции вхолостую, не управляя шиной, но сравнивая выходные сигналы Мастера со своими. В случае обнаружения ошибки выставляет сигнал об ошибке IErr, который обрабатывается как внутреннее аппаратное прерывание.

9. Понятие мультипроцессорной системы. Система smp,frc.

Система на базе одного МП называется микропроцессорной. А на базе нескольких - мультипроцессорной, где аппаратная часть работает также под управлением ОС и все операции выполняются в соответствии с заданной программой, состоящей из команд.

Мультипроцессорные системы появились начиная с P2, который имеет специальные интерфейсные средства для построения 2-х и более процессорных систем причём на базе управляющих сигналов, то есть одноимённые выводы МП объединяются.

а) Мультипроцессорная система SMP – Symmetric Multy Processing – система симметричной мультиобработки. Каждый МП выполняет свою задачу, порученную ему ОС. SMP поддерживают все виды, начиная с 2000; Linux, Unix, OS/2.

Оба МП разделяют ресурсы компьютера поровну (эта физическая память, количество каналов ПДП, количество прерываний и адреса портов ввода/вывода). В каждый момент времени шиной может управлять только один МП. Потом, по определённым правилам они меняются местами. Каждый из МП имеет свой внутренний кэш, а кэш2 у них общий. Поэтому очень важно согласовать данные между ОП, одним кэш L2 и двумя кэш L1. Для этого применяются локальные циклы слежения, которые производит кэш контроллер при каждом обращении к кэш L1.

Для обработки аппаратных прерываний в структуру МП P2 и выше введён расширенный программируемый контроллер прерывания APIC – Advanced Programmable Interruption Controller, который имеет внешние сигналы прерываний LINT (0,1), L – local. APIC каждого МП связывается с APIC системной платы по специальной интерфейсной шине. Запросы локальных прерываний обслуживаются тем МП, на входы которого поступил LINT0 или LINT1. Маршрутизацию запросов на прерывание (Interrupt Routing) осуществляет APIC системной платы. Начало обработки прерывания – по сигнал Apic EN (ENABLE).

Арбитраж микропроцессоров идёт с помощью сигналов запроса и подтверждении передачи. МП – текущий владелец шины, отдаст управление другому МП по его запросу только по завершению операции.

б) Мультипроцессорная система FRC – Functional Redundancy Checking – функционально избыточные системы.Два МП в системе составляют функционально избыточную пару Master/Checker, выступающую как один логический МП. Мастер – это основной МП, работает в обычном однопроцессорном режиме. Checker – это проверочный МП, выполняет все те же опции вхолостую, не управляя шиной, и сравнивает выходные сигналы основного МП с теми, которые генерирует сам без выхода на шину. В случае обнаружения расхождения вырабатывает сигнал об ошибке IERR - Enterrupt Error,который обрабатывается как внутреннее_прерывание.