OS - 멀티 프로세서 — 개발저장소 by 회창

컴퓨터 시스템은 사용중인 프로세서의 수에 다라 분류 가능한 다양한 방식이 존재한다.

본 포스팅에서는 Multi-Processor에 대해 공부한다.

읽기 앞서 Process 와 Processor 그리고 CPU 등의 용어 정리를 간단하게 정리한다.

즉, CPU는 하나 혹은 그 이상의 코어를 포함하고 있는 하드웨어이고

프로세서는 그러한 CPU를 의미하며 멀티 프로세서는 여러 프로세스 즉, 하나의 시스템이 여러 CPU를 포함하는 것을 의미한다.

Multi-Processor

일반적으로 Multi-Processor 단일 코어를 갖고 있는 두 개 이상의 프로세서를 포함한다.

Single-Processor 때 보다 단순하게 Processor가 증가 했으므로 처리량 증가의 이득은 볼 수 있지만

N개의 프로세스가 증가 했다고 해서 N배 증가하진 않는다.

왜냐하면 두 프로세서가 하나의 작업에 협력할 때

모든 프로세스가 올바르게 작동하게 만들고, 공유 자원에 대한 질서를 맞추기 위하여 오버헤드가 발생하기 때문이다.

위의 Multi-Processor 시스템의 가장 일반적인 형태는 SMT이다.

Multi-Processor에서 각 프로세서가 운영체제 영역과 사용자 영역을 포함한 모든 명령을 처리하는 시스템을 SMT(Symmetric Multi-Processing) 이라고 한다.

여기서 각 프로세서의 CPU는 개별 캐시 메모리와 개별 레지스터를 갖고 있으며, 버스를 통해 메인 메모리를 공유한다.

여러 프로세서를 갖고 있기 때문에, 여러개의 프로세스를 동시에 처리할 수 있다.

하지만 이런 SMT시스템은 각각의 CPU가 독립적으로 프로세스를 처리하기 때문에

한쪽의 CPU가 유휴 상태이며 반대쪽 CPU가 과부하가 걸릴 위험이 있다.

따라서 부하 분산에 있어서 신중하게 설정해야 한다.

시간이 지남에 따라 하나의 프로세서 내 하나의 코어를 갖는 시스템에서

단일 Processor 내 여러 코어를 가지는 Mutli-core 시스템으로 발전하게 된다.

위의 Multi Processor 시스템은 Multi-core 시스템을 포함한다.

보통 멀티 코어 시스템은 하나의 Processor 속 두 개 이상의 코어로 이루어져 있으며

기존의 SMT시스템에서 각 Processor가 독립적으로 프로세스를 처리하기 위해 레지스터와 캐시를 갖고 있엇다면

Multi-core 시스템에서는 보통 각 코어가 레지스터 및 캐시(L1)를 갖고 있으며

위의 각 코어가 가진 캐시메모리 보다 용량이 더 큰 캐시인 공유 캐시(L2)가 있다.