Симметричная и асимметричная многопроцессорная обработка: разница и сравнение

Основные выводы

1. Симметричная многопроцессорность включает в себя несколько процессоров, совместно использующих одну память и периферийные ресурсы, тогда как асимметричная многопроцессорность назначает отдельные задачи отдельным процессорам.
2. При симметричной многопроцессорной обработке задачи равномерно распределяются между процессорами, что приводит к более эффективному использованию ресурсов, тогда как асимметричная многопроцессорная обработка может привести к недоиспользованию процессоров.
3. Асимметричная многопроцессорная обработка обеспечивает лучшую изоляцию сбоев, поскольку сбой в одном процессоре напрямую не влияет на другой.

Что такое симметричная многопроцессорность?

 Симметричная многопроцессорная обработка — это тип многопроцессорной обработки, при котором два или более процессоров, работающих вместе для выполнения задачи, подключаются через общую основную память. Симметричная многопроцессорная обработка предполагает использование нескольких ЦП для параллельного и более быстрого выполнения задачи. Различные процессоры, работающие в режиме симметричной многопроцессорной обработки, выполняют эти задачи независимо друг от друга, что позволяет выполнять их быстрее.

ЦП в симметричной многопроцессорной обработке подключается через общую основную память и имеет полный доступ к устройствам ввода и вывода. Ввод и вывод на этой многопроцессорной платформе следуют одному маршруту для входящего и исходящего трафика. Операционная система считала все процессоры равными при симметричной многопроцессорной обработке. Каждый процессор в этом типе многопроцессорной обработки обрабатывает отдельные программы и выполняет несколько наборов данных.

Симметричная обработка обеспечивает идеальную балансировку нагрузки и повышенную отказоустойчивость. Наряду с этим, это также снижает вероятность возникновения узкого места процессора. Все процессоры в симметричной многопроцессорной системе имеют собственную очередь готовых к выполнению программ. Они начинают работать из этих стандартных очередей всякий раз, когда получают сигнал. 

Что такое асимметричная многопроцессорность?

Асимметричная многопроцессорная обработка — это один главный процессор, который обрабатывает тип многопроцессорной обработки, при котором два или более процессора работают вместе. Процессоры в асимметричной многопроцессорной обработке не идентичны и подчиняются отношениям «главный-подчиненный» с одним из главных процессоров. Все процессоры, работающие в условиях асимметричной многопроцессорности, связаны между собой, но не имеют самопланирования.

Главный процессор в асимметричной многопроцессорной системе управляет всеми задачами, такими как структура данных и планирование задач для других процессоров. Если главный процессор выходит из строя, любой из подчиненных процессоров принимает себя в качестве главного процессора и управляет выполнением процессора. С другой стороны, если какой-либо из подчиненных процессоров выходит из строя, другой подчиненный процессор берет на себя его задачи.

Любые процессоры, работающие в асимметричной многопроцессорной системе, не могут инициировать какой-либо процесс. Он может выполнять только задачи, назначенные ему главным процессором. Работа с симметричной многопроцессорной системой упрощается благодаря взаимосвязи ведущий-подчиненный. Входящий и исходящий сетевой трафик в асимметричных сетях проходит по нескольким маршрутам.

Разница между симметричной и асимметричной многопроцессорной обработкой

1. Симметричные многопроцессорные системы сложны и требуют синхронизации для поддержания баланса нагрузки. С другой стороны, асимметричные многопроцессорные системы довольно просты, поскольку главный процессор имеет доступ ко всем данным и не требует синхронизации.
2. Все ЦП в симметричной многопроцессорной обработке совместно используют одну и ту же память, в то время как в асимметричной многопроцессорной обработке один главный процессор управляет структурой данных.
3. Процесс очереди готовности используется в симметричных многопроцессорных системах, в то время как асимметричная многопроцессорная обработка использует подход ведущий-ведомый.
4. Все процессоры в симметричной многопроцессорной системе взаимодействуют друг с другом через общую память; с другой стороны, при асимметричной многопроцессорной обработке нет связи между процессорами, поскольку ими управляет главный процессор.
5. В симметричной многопроцессорной обработке все процессоры имеют одинаковый приоритет, а в асимметричной многопроцессорной обработке все процессоры неравны.

Сравнение симметричной и асимметричной многопроцессорной обработки

Параметр сравнения	Симметричная многопроцессорность	Асимметричная многопроцессорность
задача ОС	Любой процессор выполняет задачи ОС.	Главный процессор выполняет только задачи ОС.
Цена	Симметричные многопроцессорные системы дороже.	Асимметричные многопроцессорные системы дешевле.
Проектирование	Симметричные многопроцессорные системы сложны в проектировании.	Асимметричные многопроцессорные системы легче проектировать.
Цвета	Симметричная многопроцессорность подходит для однородных ядер.	Асимметричная многопроцессорность подходит для гетерогенных и гомогенных ядер.
Подача заявки	Персональные компьютеры.	SoC модема для мобильных телефонов

Рекомендации

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/1654059.1654085
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0743731505000882