多核CPU运行模式

多核CPU运行模式主要有以下三种：

    •非对称多处理（Asymmetric multiprocessing，AMP）——每个CPU内核运行一个独立的操作系统或同一操作系统的独立实例（instantiation）。

    •对称多处理（Symmetric multiprocessing，SMP）——一个操作系统的实例可以同时管理所有CPU内核，且应用并不绑定某一个内核。

    •混合多处理（Bound multiprocessing，BMP）——一个操作系统的实例可以同时管理所有CPU内核，但每个应用被锁定于某个指定的核心。

1、非对称多处理（AMP）

   AMP给开发者提供了一个与传统单核CPU系统相类似的运行环境，使得开发者已有的一系列经验和知识可以继续加以利用；同时，这也为老程序的移植提供了相当大的便利性。

   AMP分为同构（homogeneous）和异构（heterogeneous）。前者是指所有内核运行同一种类型和版本的操作系统，后者则是指每个内核运行不同类型或版本的操作系统（比如一个内核运行QNX Neutrino RT，而另一个内核运行Linux）。

   在同构环境中，开发人员只要选择一个可提供分布式编程模式的操作系统，就能最大化地利用多核，允许某个内核上的应用程序透明地与另一个内核上的应用/系统服务（如设备 驱动、协议堆栈）进行 通信，但不会有传统IPC机制所造成的高CPU占有率。

    异构环境的要求有些不同。在这种环境下，开发人员要么执行专有的通信协议，要么选择可供IPC共享相同架构（如基于IP）的两个操作系统。为了避免资源冲突，两个操作系统还需要通过一个标准机制来访问被共享的硬件。

   在AMP系统中，一个进程（process）总是运行在同一个内核中，即使其他内核处于空闲状态。结果会导致一个内核要么没有被充分利用，要么被利用过度。为了解决这个问题，系统会允许应用程序在内核间动态迁移。然而，这样就需要对状系统信息进行相当复杂的检测。

 

2、对称多处理（SMP）

    所有内核都运行同一个操作系统拷贝。由于操作系统每时每刻都监控着系统的运行状态，因此可以在多核之间分配资源，而无需应用开发人员的干预。另外，操作系统可以提供内嵌的标准化原语（primitives），如pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock、pthread_spin_lock和pthread_spin_unlock，从而让多个应用可以安全和容易地共享这些资源。

    一个设计良好的SMP 操作系统允许多个应用线程协同地运行在任何一个内核上。这种协同性使得应用程序任何时候都可以利用芯片的整体计算能力。如果操作系统能提供适当的优先权和线程优先排序能力，就能帮助应用开发人员确保CPU为最需要的应用服务。

 

3、混合多处理（BMP）

   由QNX倡导的BMP结合了SMP高级资源管理和AMP应用控制的混合功能。BMP跟SMP一样具有透明资源管理功能，不同的是，可以让开发人员将软件任务锁定在指定的内核上。

    与SMP相比，BMP带来了几大优势。它允许共享同一个数据集（data set）的应用独立地运行在同一个内核上，从而消除了SMP系统中会降低性能的CACHE冲突。BMP还可以让为单核环境编写的传统程序正确地运行在多核环境，即让这些应用运行在某一个内核上。

     在BMP系统中，锁定于一个内核的应用无法利用其他内核，即使其他内核处于空闲状态。