7、多核系统操作系统深度解析

多核系统操作系统深度解析

1. 多核系统概述

多核系统在当代计算领域扮演着至关重要的角色。像 Platinum 系统可能拥有 224 个缓存一致的核心。虽然大多数架构不支持主板边界上的缓存一致性（分布式内存架构），仅提供消息传递服务，但也有一些系统支持几乎任意大小的共享内存。全球最强大的超级计算机，如中国的神威太湖之光系统，拥有超过 100 万个 CPU 核心，采用了混合架构，其共享内存节点通过基于 PCIe 的 5 级分层网络连接。

2. 多核编程模型

并行计算资源可以被大量独立应用程序使用，也可被旨在利用硬件并行性以更快解决问题的并行应用程序使用。
- 独立应用程序运行 ：乍一看，在多核系统上运行独立应用程序似乎没有必要，但运行少数强大的服务器比运行大量专用小型机器更经济，因为可以优化硬件利用率。虚拟化技术常用于管理此类系统，它不仅支持实时迁移和高可用性，还能保证不同用户工作负载之间的强隔离性，成为云计算的基础。
- 并行编程模型 ：并行程序根据并行编程模型设计，这些模型是抽象的，能向程序员隐藏真实硬件和底层操作系统的细节。一个好的编程模型与执行平台的匹配有助于实现高性能。编程模型可分为控制流导向和数据流导向。
| 编程模型类型 | 具体框架 |
| — | — |
| 数据流导向 | Apache Flink、TensorFlow |
| 控制流导向 - 基于进程 | MPI |
| 控制流导向 - 基于线程 | OpenMP、OpenACC、OpenCL、UPC |
| 控制流导向 - 基于任务 | Intel T