Atšķirība starp UMA un NUMA

2019

Multiprocesorus var iedalīt trīs koplietojamo atmiņu modeļa kategorijās - UMA (vienota atmiņas piekļuve), NUMA (nevienmērīga atmiņas piekļuve) un COMA (tikai kešatmiņas atmiņas piekļuve). Modeļi ir diferencēti, pamatojoties uz to, kā tiek izplatīti atmiņas un aparatūras resursi. UMA modelī fiziskā atmiņa vienmērīgi tiek sadalīta starp procesoriem, kuriem arī ir vienāds latentums katram atmiņas vārdam, kamēr NUMA nodrošina mainīgu piekļuves laiku procesoriem, lai piekļūtu atmiņai.

Joslas platums, ko izmanto UMA atmiņā, ir ierobežots, jo tas izmanto vienu atmiņas kontrolieri. Galvenais motīvs NUMA mašīnu ieviešanai ir uzlabot pieejamo joslas platumu atmiņā, izmantojot vairākus atmiņas kontrolierus.

Salīdzinājuma diagramma

Salīdzināšanas pamats	UMA	NUMA
Pamata	Izmanto vienu atmiņas kontrolieri	Vairāku atmiņas kontrolieris
Lietoto autobusu veids	Viens, vairākkārtējs un šķērskoks.	Koks un hierarhisks
Atmiņas piekļuves laiks	Vienāds	Izmaiņas atkarībā no mikroprocesora attāluma.
Piemērots	Vispārīgi mērķi un laika koplietošanas lietojumprogrammas	Reāllaika un laika ziņā būtiskas lietojumprogrammas
Ātrums	Lēnāks	Ātrāk
Joslas platums	Ierobežota	Vairāk nekā UMA.

UMA definīcija

UMA (Uniform Memory Access) sistēma ir dalīta atmiņas arhitektūra daudzprocesoriem. Šajā modelī tiek izmantota viena atmiņa un to var piekļūt visi pārstrādātāji, kas prezentē daudzprocesoru sistēmu ar starpsavienojuma tīkla palīdzību. Katram procesoram ir vienāds atmiņas piekļuves laiks (latentums) un piekļuves ātrums. Tas var izmantot vienu vai vairākus kopnes vai šķērsjoslas slēdžus. Tā kā tas nodrošina līdzsvarotu piekļuvi kopējai atmiņai, to sauc arī par SMP (simetriskas daudzprocesoru) sistēmām.

SMP tipiskais dizains ir parādīts augstāk, kur katrs procesors vispirms ir pieslēgts kešatmiņai, un kešatmiņa ir saistīta ar autobusu. Beidzot autobuss ir savienots ar atmiņu. Šī UMA arhitektūra samazina iebildumus par autobusu, atverot norādījumus tieši no atsevišķas atsevišķas kešatmiņas. Tas arī nodrošina vienādu varbūtību katram procesoram lasīt un rakstīt. Tipiski UMA modeļa piemēri ir Sun Starfire serveri, Compaq alfa serveris un HP v sērija.

NUMA definīcija

NUMA (Neatbilstoša atmiņas piekļuve) ir arī daudzprocesoru modelis, kurā katrs procesors ir saistīts ar speciālo atmiņu. Tomēr šīs nelielās atmiņas daļas apvieno, lai izveidotu vienu adrešu telpu. Galvenais jautājums, kas šeit jāapdomā, ir tas, ka atšķirībā no UMA atmiņas piekļuves laiks ir atkarīgs no attāluma, kurā tiek novietots procesors, kas nozīmē atšķirīgu atmiņas piekļuves laiku. Tas ļauj piekļūt jebkurai atmiņas vietai, izmantojot fizisko adresi.

Kā minēts iepriekš, NUMA arhitektūra ir paredzēta, lai palielinātu pieejamo joslas platumu atmiņā un kam tā izmanto vairākus atmiņas kontrolierus. Tā apvieno daudzus mašīnu serdeņus “ mezglos ”, kur katram kodolam ir atmiņas kontrolieris. Lai piekļūtu lokālajai atmiņai NUMA mašīnā, kodols no mezgla izgūst atmiņas pārvaldītāja pārvaldīto atmiņu. Lai piekļūtu attālajai atmiņai, ko apstrādā otrs atmiņas kontrolieris, kodols sūta atmiņas pieprasījumu, izmantojot starpsavienojumu saites.

NUMA arhitektūra izmanto koku un hierarhisko kopņu tīklus, lai savienotu atmiņas blokus un procesorus. BBN, TC-2000, SGI Origin 3000, Cray ir daži no NUMA arhitektūras piemēriem.

Galvenās atšķirības starp UMA un NUMA

UMA (koplietojamās atmiņas) modelis izmanto vienu vai divus atmiņas kontrolierus. Pretstatā NUMA var būt vairāki atmiņas kontrolieri, lai piekļūtu atmiņai.
UMA arhitektūrā tiek izmantoti viens, vairāki un šķērsvirzieni. Savukārt NUMA izmanto hierarhisku un koku veidu autobusus un tīkla savienojumu.
UMA atmiņā piekļuves laiks katram procesoram ir vienāds, bet NUMA atmiņā piekļuves laiks mainās, mainoties atmiņas attālumam no procesora.
Vispārējas lietošanas un laika sadales lietojumprogrammas ir piemērotas UMA iekārtām. Turpretim atbilstošs NUMA pieteikums ir reālā laika un laika ziņā kritisks.
UMA balstītās paralēlās sistēmas darbojas lēnāk nekā NUMA sistēmas.
Runājot par joslas platumu UMA, ir ierobežots joslas platums. Gluži pretēji, NUMA ir vairāk nekā UMA.

Secinājums

UMA arhitektūra nodrošina tādu pašu kopējo latentumu procesoriem, kas piekļūst atmiņai. Tas nav ļoti noderīgi, ja vietējā atmiņa ir pieejama, jo latentums būtu vienāds. No otras puses, NUMA katram procesoram bija īpaša atmiņa, kas novērš latentumu, kad vietējā atmiņa ir pieejama. Latentuma izmaiņas, jo attālums starp procesoru un atmiņas izmaiņām (ti, nav vienāds). Tomēr NUMA ir uzlabojusi veiktspēju, salīdzinot ar UMA arhitektūru.