공룡책 복습하기/ 1.3 Computer System Architecture (싱글 프로세서,멀티 프로세서)

1.3 Computer-System Architecture

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1.3.1 Single-Processor System

프로세서의 종류를 2개로 나누자면

• General Purpose Processor
  • 우리가 흔히 생각하는 프로세서이다.
  • 다양한 종류의 instruction set 을 실행할 수 있다.
• Special Purpose Processor
  • 특정한 instruction 만 수행하는 프로세서이다.
  • 예시로는 disk-controller microprocessor가 있다.

이렇게 된다.

 

이때 special processor는 main processor에게 명령을 받고 업무를 수행하는 경우도 있고, 애초에 하드웨어에 종속된 상태로 main processor와 독립적으로 업무를 수행하는 경우도 있다.

 

Single Processor 가 micro processor를 사용하는 시스템이라고 Multi Processor 라 하지 않는다.

 

Single Core 로 하나의 general CPU 라면 이를 single Processor System이라고 한다.

 

1.3.2 MultiProcessor System

N개의 Processor 가 있다해서 성능이 N배가 되지는 않는다.

• 공유 자원에 접근할때의 충돌
• 업무를 나눠서 할때 잘 분배하고 컨트롤하는데 발생하는 overhead

MultiProcessor 는 보통 각 CPU 들이 모든 task를 수행하는 SMP (Symmetric Multiprocessing) 을 사용한다.

 

Task를 처리하다 보면 같은 위에서 얘기했듯이 System Bus 에서 병목현상이나 한 Processor만 업무를 다하는 현상이 일어나는 비효율적인 상황이 발생한다.

 

이를 해결하기 위해서 프로세스나 메모리와 같은 공유자원을 다이나믹하게 공유를 하여 processor 들 사이에 작업량 편차를 낮출 수 있다.

 

MultiProcessor 라는 의미는 현재로 와서 MultiCore 도 포함한다.

멀티 프로세서 시스템의 종류를 2가지로 나눠보면

• multiple chip with single core
• mutile chip (or single) with multiple core

이런식으로 나눌 수 있다.

출처: Abraham-Silberschatz-Operating-System-Concepts-10th

출처:Abraham-Silberschatz-Operating-System-Concepts-10th

용어 정리

• Core - CPU에서 instrcution을 수행하는 계산 unit
• Multiple Core - 한 CPU 안에 여러 Core 가 있는 디자인
• CPU - Chip 안에서 instuctuin을 받고 수행하는 하드웨어
• Processor - 1개 이상의 CPU를 가진 chip
• MultiProcessor - 1개의 chip 에 다수의 CPU가 있거나, 여러개의 chip 이 있는 디자인

MultiProcessor 의 한계점 및 해결방안

위에처럼 Core 가 여러개이다 보니 contention 이 shared resource (system bus, memory)에서 발생하고 이는 성능저하를 유발한다.

해결방안으로 NUMA (Non Uniform Memory Access ) 가 있다.

NUMA 방식을 사용하면 각 core 에 memory 할당 각자 memory가 할당되어 접근속도가 빨라질 뿐만 아니라 contention 도 없어져 성능이 개선된다.

하지만 단점으로는 다른 core memory 접근시 latency가 발생한다 이는 CPU scheduling으로 개선 가능하다.

 

출처: Abraham-Silberschatz-Operating-System-Concepts-10th