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一文看懂SMP和AMP处理器架构

09/28 15:00
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在多核处理器系统中,有两种主要架构:

1.?对称多处理器(Symmetric Multi-Processing,简称SMP),是目前最常见的多处理器计算机架构。

2. 非对称多处理器(Asymmetric Multi-Processing,简称AMP)。

1. 对称多处理器(SMP)

对称多处理器如下图所示。SMP的最大特点是:所有的处理器都是相同的,并且是对称工作,无主次或从属关系。每个处理器共享相同的内存地址空间和一个操作系统(OS),并且具有相同的权限和能力来执行任务。

 

 

SMP系统的主要特点如下:

同构性:SMP系统的处理器是相同的,通常是相同架构的处理器。操作系统负责给处理器分配任务,可以根据处理器的负载情况动态分配任务,以实现负载均衡和性能优化。

共享内存:SMP系统中的所有处理器共享同一个物理内存空间。这种共享内存架构简化了内存管理,因为操作系统不需要为每个处理器维护独立的内存映射。

缓存一致性:为了确保所有处理器都能访问到最新的数据,SMP系统通常采用缓存一致性协议(例如MESI)来同步处理器之间的缓存数据。这有助于减少数据不一致的问题,但也可能增加缓存同步的开销。

可扩展性:随着处理器数量的增加,维护缓存一致性的开销也会增加,这会一定程度上影响系统的性能和可扩展性。

应用场景:SMP系统适用于需要高并行性和负载均衡的应用场景,如服务器数据库系统和高性能计算(HPC)应用。在这些场景中,SMP系统可以有效地利用多个处理器来处理大量的并发任务,从而提高性能。

2. 非对称多处理器(AMP)

非对称多处理器如下图所示。AMP系统中的处理器通常是异构的,每个处理器都有特殊的地址,比如地址空间不同,又比如core的架构不同,运行的OS不同,所以,AMP系统一般是独立编译,而SMP是统一编译。

在AMP系统中,通常有一个主处理器,它负责管理其他处理器(从处理器)。主处理器通常具有更高的权限和更多的资源,而从处理器则执行特定的任务或服务。

 

 

AMP系统的主要特点如下:

异构性:在AMP系统中,处理器之间具有主次或从属关系。主处理器通常具有更强大的处理能力、更多的内存和更高的权限,而从处理器则执行特定的任务。主处理器可以根据从机处理器的负载情况和能力来动态分配任务。

资源分配:AMP系统中的资源分配通常是由主处理器来管理的。主处理器根据从处理器的需求和能力来分配任务和资源,从而实现资源的最优利用。

可扩展性:AMP系统可以通过增加更多的从处理器来提高计算能力。然而,随着从机处理器数量的增加,主处理器的管理负担也会增加,这可能会影响系统的整体性能。

灵活性:AMP系统具有较高的灵活性,因为它可以根据不同的应用场景和需求来配置不同的处理器。例如,在一个多媒体处理系统中,主处理器可以负责管理视频和音频流,而从处理器则可以负责处理图像和图形任务。

应用场景:AMP系统主要应用于工业自动化控制等领域,如工业PLC、运动控制器等。AMP系统通常拥有更强的系统实时性,可使用固定的核心进行实时任务处理。AMP架构提高了系统实时性、执行效率、计算能力及响应速度。

此外,AMP系统拥有更高的稳定性,核心之间独立且无需频繁交互数据,每个处理器拥有属于自己的内存。开发者可灵活分配任务或指定处理器间通信,从而增强系统稳定性。

参考:

https://m.elecfans.com/article/6087648.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_multiprocessing

https://en.wikipedia.org/wiki/Asymmetric_multiprocessing

https://circuitglobe.com/difference-between-symmetric-and-asymmetric-multiprocessing.html

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