컴퓨터 시스템 구조

단일 처리기 시스템

하나의 CPU와 특수 목적의 전용 처리기를 가지고 있다.

 

 

다중 처리기 시스템

다수의 CPU를 가지는 시스템

병렬 시스템, 멀티 코어 시스템 이라고도 한다.

장점

증가된 처리량 : 1개의 CPU가 일하는 것 보다 N개의 처리기가 일하는게 더 빠르다.

하지만 CPU가 N개가 된다고 해서 속도 증가율이 N배가 되지는 않는다 (무어의 법칙)

규모의 경제 : 각 처리기가 주변장치, 저장 장치, 전원 등을 공유하여 비용이 절감된다.

증가된 신뢰성 : 한 처리기가 고장 나더라도 속도만 느려 진다.

우아한 퇴보 :  살아남은 하드웨어 수준에 비례해 서비스를 계속 제공하는 능력

결함 허용 : 한 구성 요소의 고장에도 동작을 계속할 수 있는 능력

 

 

다중 처리기 시스템의 형태

비 대칭적 다중 처리

하나의  주 처리기가 시스템을 제어한다. 다른 처리기들은 주 처리기의 명령을 수행하거나 미리 정의된 작업을 수행한다.

주 처리기는 작업을 스케줄링하고 종속 처리기에 작업을 할당해준다.

입출력은 주 처리기에서만 가능하다.

 

대칭적 다중 처리

모든 처리기가 대등한 관계에 있음

각 처리기는 자신의 레지스터와 캐시를 가지고 모든 처리기들은 메모리를 공유함

중대한 성능저하 없이 많은 프로세스를 동시에 실행할 수 있다.

CPU가 분리 되어있기 때문에 비효율을 야기할 수 있다.

현대의 모든 운영체제는 대칭적 다중 처리 방식을 지원한다.

 

 

CPU 설계 최근 경향

멀티코어 : 하나의 칩에 여러 개의 코어를 포함시키는 것

단일 코어를 가진 여러 개의 칩보다 효율적이고 전력을 적게 소비함

블레이드 서버 : 다수의 처리기 보드, 입출력 보드, 네트워킹 보드 들이 하나의 섀시안에 장착되는 형태

각 블레이드 보드는 독립적으로 부팅될 수 있고 자신의 운영체제를 수행한다.

 

 

클러스터형 시스템

여러 개의 컴퓨터 시스템을 고속 통신망으로 연결하여 하나의 시스템처럼 동작하는 컴퓨터들의 집합

일부 시스템이 고장 나더라도 서비스는 계속 제공되기 때문에 높은 가용성을 보인다고 할 수 있다.

 

비대칭 클러스터링 : 다른 머신이 프로그램을 실행하는 동안 한 머신은 긴급 대기 상태를 유지

서버가 고장 날 경우 긴급 대기 상태였던 머신이  일을 이어서 한다.

 

대칭 클러스터링 : 여러 개의 머신들이 프로그램을 수행하고 서로 모니터링 한다.

 

고성능 컴퓨팅을 위해서도 클러스터링이 사용된다.

병렬화 : 프로그램을 클러스터의 각 컴퓨터에서 수행될 수 있는 분리된 요소로 나누는 방법

분산 잠금 관리자 : 공유 데이터에 대한 서로 충돌되는 연산을 막고 동기화 시켜준다.