Multiprocessor system,Multi-processing(MP) マルチプロセッサーシステム,多重処理
コンピューターの処理能力,耐障害性などを向上するため,
2個以上の CPU を結合し,同時に可動しているシステム。
ポリプロセッサーシステムとも言う。
CPU の結合方式,CPU の数・対称性・機能分散の方法などにより,様々な分類がある。
機能から見ると,複数の仕事(ジョブ)を分担することで負荷や機能を分散することによる高速化,耐障害性の向上,などが目的である。
しかし,同じ記憶領域に同時に複数の CPU が書き込みを試みるなど,CPU が一台の場合には起こり得なかった問題も生じるため,多重処理の OS は複雑になる。
歴史
最初は大型コンピューターの演算能力と耐障害性の向上のため導入された,
その後,CPU の数を増やした並列コンピューターが登場した。
microprocessor の登場すると,特殊な用途向けに,これを多数使ったマシンが制作された。
1999年現在,パソコンの世界で一般に『multiprocessor』と言えば,
Intel 系 CPU を使った SMP マシンを指している。
大型コンピューターでのマルチプロセッサーシステム
演算能力を拡大するために,複数の CPU を結合し1台の CPU のようにひとつの仕事を処理する方法。
主記憶装置が一つのシステムもあれば,複数の主記憶装置を複数の CPU で共通に使い,
全体としてひとつの大きな計算機と見なせるシステムもある。
多くは単一の OS が複数の CPU を制御している。
これらにより並列処理が可能になりシステムの効率があがる,
また CPU のひとつが故障しても OS が自動的に切り離して,別の CPU で肩代わりするため耐障害性が高くなる。
PC でのマルチプロセッサー
最初の IBM-PC からキーボード内にプロセッサーを搭載していたりしたので,厳密(広義)には AT 互換機は全てこれにあたる。
プログラム可能な複数のプロセッサーを搭載したという意味では,1993年の DSP を搭載した AV シリーズが最初である。
今では,PC ではユーザーが自由に使える CPU を複数持ったコンピューターをマルチプロセッサーと呼ぶ。
CPU は共通のチップセットを通じて,メイン・メモリやハードディスク,周辺機器に接続される。
チップセットは,プロセッサーと他の部品をつなぐ大動脈で,その開発とデバッグ作業には何千時間も費やされ,
複雑なチップセットの開発が遅れることは珍しくない。
サーバーのクラスによって要求される性能が異なるため,サーバーに搭載するプロセッサーの数が1基,2基,4基,8基と異なれば,チップセットもそれぞれ違うものになる。
結合方式による分類,密結合方式と疎結合方式
複数のプロセッサーが一つの主記憶装置と OS を共有して動作するのが『密結合方式』で,
個々のプロセッサーがそれぞれの主記憶装置と OS を持ち,
入出力ポートを通じて通信(ネットワークで結合)を行うのが『疎結合方式』である。
密結合の場合,同じ記憶領域に同時に複数の CPU が書き込みを行った時のキャッシュコヒーレンシの問題,
疎結合の場合の,別の CPU に在るメモリをアクセスした時のレイテンシの増大の問題など,マルチプロセッサシステムはハードウェアとOS が共に複雑になる。
CPU の数による分類
接続される CPU の数が数個から数十の場合は並列コンピューターと呼ばれ,
これが数千から数万になると超並列コンピューターと呼ばれる。
CPU の対称性による分類
同じ CPU を複数接続し,対等に動作するシステムを SMP,
非対称に動作するものを ASMP と呼ぶ。
Symmetric Multiprocessing(SMP) 対称型マルチプロセッシング
1台のコンピューターに2個以上のプロセッサを搭載し、並列処理を行なわせる方式。
カーネルプロセスやユーザプロセスの区別なく、いずれのプロセッサーも対等に動作することからこう呼ばれる。
Pentium がこれに対応しており、主にサーバ向けの製品に採用されている。
OS では、Windows NT や NetWare がサポートしている。
Asymmetric Multiprocessing(ASMP) 非対称型マルチプロセッシング
OS のカーネルを実行する CPU、ユーザアプリケーションを実行する CPU というように、
それぞれの役割が決定されているマルチプロセッシングの方法。
2000年現在,このタイプの代表はグラフィックチップと MPU の組み合わせである。
システムの徐長性をあげるための Multiprocessing
CPU を相互に監視させ,故障した CPU を自動的に切り離し,その仕事を他の CPU で肩代わりさせる,
などにより一台の CPU が故障してもシステム全体が停止しない方法。
Microsoft 社の MSCS や Novell 社の SFT Vは2台のサーバーを用いることで,
システムの徐長性を上げている。
これも広義のマルチプロセッサーシステムと言えない事はない。
Intel 系 CPU でのマルチプロセッサー
Intel 社の発表では PentiumII は2個まで、Xeon は4個まで対応する。
これは CPU ID の信号線の数で決まる。
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