1.3 Computer System Architecture (p.12)

Single Processor Systems

• Veel variatie vanwege veel verschillende soorten systemen.
  • Main-CPU: General-purpose instructieset
  • Special-Purpose-CPU: Verminderde instructieset
    • Gebruikt als I/O processoren, disk, gpu, keyboard etc.
  • Minder overhead voor de Main-CPU.

Multiprocessor Systems

• Multiprocessor systems of Parallel systems of Tightly coupled systems
• Twee of meerdere processoren delen geheugen, clock, externe apparaten etc.
• Voordelen:
  • Hogere doorvoersnelheid
    • Bij 2 processoren wordt de snelheid wordt niet verdubbeld.
      • Er is altijd overhead vanwege de gedeelde taken/resources.
  • Beter schaalbaar dan meerdere single processor systems (oa goedkoper)
  • Hogere betrouwbaarheid. (als processor A het systeem ophoudt, kan B taken overnemen)
• Gracefull degradation = Performance gelijkwaardig aan het "gezondheids"-niveau van de hardware.
• Fault tolerant = Werken verder ondanks een voorgekomen fout.
  • Er moet een manier bestaan om deze fout op te sporen, diagnotiseren en wanneer mogelijk op te lossen.
• Asymmetric Multiprocessing = Elke processor heeft een eigen taak, een processor is de "master" en beheert het systeem en het verdelen van de taken.
  • Er is sprake van een Master-Slave relatie.
• Symmetric Multiprocessing (SMP) = Elke processor voert alle taken in het OS uit.
  • Alle processoren zijn peers van elkaar.
  • Elke processor heeft zijn eigen registers/cache, maar delen hetzelfde geheugen.
• Asymmetric/symmetric kan zowel het resultaat zijn van hardware, of de software.
• Multiprocessing kan ervoor zorgen dat het memory access model verandert.
  • Uniform Memory Access (UMA) = De toegangstijd van de CPU naar het geheugen duurt even lang voor elke CPU.
  • Non-Uniform Memory Access (NUMA) = Toeganstijd verschilt per CPU. Dit resulteert in een performance penalty.
• Multiprocessor Chip = Meerdere CPUs op een enkele chip. (Elke cpu heet dan een Core)
  • Efficienter dan meerdere single core chips, wnt on-chip communicatie is sneller dan between-chip communicatie.
  • Verbruikt minder stroom.
  • Elke core heeft zijn eigen registers/cache, daarnaast kunnen er ook nog gedeelde registers/cache aanwezig zijn.
• Blade servers = Meerdere individuele multiprocessor systemen in eenzelfde chasis.

Clustered Systems

• Local-area Network (LAN) = Internet over korte afstanden (in huis/bedrijf)
• Wide-area Network (WAN) = Internet over lange afstanden (tussen locaties van bedrijven in verschillende steden.

• Storage-area Network (SAN) = Laat meerdere systemen toegang hebben tot een pool aan data.

• Clustered Systems = Meerdere multiprocessor systemen verbonden met elkaar via LAN.

• Zorgt voor een high availability service, welke verder kan gaan als er een of meerdere systemen in het cluster uitvallen.
  • De cluster software zorgt ervoor dat de gefaalde applicaties opnieuw worden gestart op een "goede" server.
• Asymmetric Clustering = Er zijn machines in hot standby mode en active mode_
  • Hot Standby Mode = Monitoren van de active server.
  • Active Mode = Voert alle applicaties uit.
• Symmetrice Clustering = Twee of meer hosts voeren de applicaties uit, en monitoren elkaar.
  • Efficienter want het verbruikt alle beschikbare hardware.
  • High-performance computing = Gebruik alle systemen in het cluster om een krachtige pc omgeving te realiseren.
• Parallelization = Opdelen van een programma in losse componenten zodat het parallel kan draaien.
• Distributed lock manager (DLM) = Om conflicterende operaties te voorkomen, bijvoorbeeld bij mutaties in een database afkomstig van verschillende systemen, worden delen van de database versleuteld om ongewenste mutaties te voorkomen.