Разница между UMA и NUMA

2019

Мультипроцессоры можно разделить на три категории моделей с разделяемой памятью - UMA (Uniform Unix Access Access), NUMA (Uniform Un Access Access) и COMA (Доступ к Cache-only Memory). Модели различаются в зависимости от того, как распределены ресурсы памяти и оборудования. В модели UMA физическая память равномерно распределяется между процессорами, которые также имеют равную задержку для каждого слова памяти, в то время как NUMA обеспечивает переменное время доступа для процессоров для доступа к памяти.

Пропускная способность, используемая в UMA для памяти, ограничена, поскольку она использует один контроллер памяти. Основным мотивом появления машин NUMA является увеличение доступной пропускной способности памяти с помощью нескольких контроллеров памяти.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	UMA	NUMA
основной	Использует один контроллер памяти	Контроллер множественной памяти
Тип используемых автобусов	Одиночный, множественный и ригельный.	Дерево и иерархические
Время доступа к памяти	равных	Изменения в зависимости от расстояния микропроцессора.
Подходит для	Приложения общего назначения и разделения времени	Приложения реального времени и критичные ко времени
скорость	Помедленнее	Быстрее
Пропускная способность	Ограничено	Больше чем УМА.

Определение UMA

Система UMA (Uniform Memory Access) - это архитектура с общей памятью для многопроцессорных систем. В этой модели используется единственная память, к которой обращаются все процессоры представленной многопроцессорной системы с помощью межсоединительной сети. Каждый процессор имеет равное время доступа к памяти (задержка) и скорость доступа. Он может использовать либо одну шину, несколько шин или коммутатор. Поскольку он обеспечивает сбалансированный доступ к общей памяти, он также известен как SMP (Symmetric multiprocessor) системы.

Типичный дизайн SMP показан выше, где каждый процессор сначала подключается к кешу, а затем кеш связывается с шиной. Наконец автобус подключен к памяти. Эта архитектура UMA уменьшает конкуренцию за шину за счет извлечения инструкций непосредственно из отдельного изолированного кэша. Это также обеспечивает равную вероятность для чтения и записи для каждого процессора. Типичными примерами модели UMA являются серверы Sun Starfire, альфа-сервер Compaq и серия HP v.

Определение NUMA

NUMA (неоднородный доступ к памяти) также является многопроцессорной моделью, в которой каждый процессор связан с выделенной памятью. Однако эти небольшие части памяти объединяются в единое адресное пространство. Главное, над чем подумать, это то, что в отличие от UMA время доступа к памяти зависит от расстояния, на котором расположен процессор, что означает изменение времени доступа к памяти. Это позволяет получить доступ к любой ячейке памяти, используя физический адрес.

Как упоминалось выше, архитектура NUMA предназначена для увеличения доступной пропускной способности памяти и для которой она использует несколько контроллеров памяти. Он объединяет многочисленные ядра машин в « узлы », где каждое ядро имеет контроллер памяти. Для доступа к локальной памяти на компьютере NUMA ядро извлекает память, управляемую контроллером памяти его узлом. В то время как для доступа к удаленной памяти, которая обрабатывается другим контроллером памяти, ядро отправляет запрос памяти через каналы связи.

Архитектура NUMA использует древовидную и иерархическую шинную сети для соединения блоков памяти и процессоров. BBN, TC-2000, SGI Origin 3000, Cray - некоторые из примеров архитектуры NUMA.

Ключевые различия между UMA и NUMA

Модель UMA (совместно используемая память) использует один или два контроллера памяти. В отличие от этого, NUMA может иметь несколько контроллеров памяти для доступа к памяти.
В архитектуре UMA используются одиночные, множественные и перекрестные шины. И наоборот, NUMA использует иерархические и древовидные типы шин и сетевых подключений.
В UMA время доступа к памяти для каждого процессора одинаково, в то время как в NUMA время доступа к памяти изменяется по мере изменения расстояния памяти от процессора.
Приложения общего назначения и разделения времени подходят для машин UMA. В отличие от этого, подходящее приложение для NUMA ориентировано в режиме реального времени и критично ко времени.
Параллельные системы на основе UMA работают медленнее, чем системы NUMA.
Когда речь идет о пропускной способности UMA, имеют ограниченную пропускную способность. Напротив, NUMA имеет пропускную способность больше, чем UMA.

Заключение

Архитектура UMA обеспечивает одинаковую общую задержку для процессоров, обращающихся к памяти. Это не очень полезно при доступе к локальной памяти, потому что задержка будет равномерной. С другой стороны, в NUMA каждый процессор имел свою выделенную память, которая устраняет задержки при доступе к локальной памяти. Задержка изменяется по мере изменения расстояния между процессором и памятью (т. Е. Неравномерно). Тем не менее, NUMA улучшила производительность по сравнению с архитектурой UMA.