對稱多處理

在這種架構中，一台電腦不再由單個CPU組成，而同時由多個處理器運行操作系統的單一複本，並共享內存和一台計算機的其他資源。雖然同時使用多個CPU，但是從管理的角度來看，它們的表現就像一台單機一樣。系統將任務隊列對稱地分佈於多個CPU之上，從而極大地提高了整個系統的數據處理能力。所有的處理器都可以平等地訪問內存、I/O和外部中斷。在對稱多處理系統中，系統資源被系統中所有CPU共享，工作負載能夠均勻地分配到所有可用處理器之上。

我們平時所説的雙CPU系統，實際上是對稱多處理系統中最常見的一種，通常稱為"2路對稱多處理"，它在普通的商業、家庭應用之中並沒有太多實際用途，但在專業製作，如3DMax Studio、Photoshop等軟件應用中獲得了非常良好的性能表現，是組建廉價工作站的良好夥伴。隨着用户應用水平的提高，只使用單個的處理器確實已經很難滿足實際應用的需求，因而各服務器廠商紛紛通過採用對稱多處理系統來解決這一矛盾。在國內市場上這類機型的處理器一般以4個或8個為主，有少數是16個處理器。但是一般來講，SMP結構的機器可擴展性較差，很難做到100個以上多處理器，常規的一般是8個到16個，不過這對於多數的用户來説已經夠用了。這種機器的好處在於它的使用方式和微機或工作站的區別不大，編程的變化相對來説比較小，原來用微機工作站編寫的程序如果要移植到SMP機器上使用，改動起來也相對比較容易。SMP結構的機型可用性比較差。因為4個或8個處理器共享一個操作系統和一個存儲器，一旦操作系統出現了問題，整個機器就完全癱瘓掉了。而且由於這個機器的可擴展性較差，不容易保護用户的投資。但是這類機型技術比較成熟，相應的軟件也比較多，因此國內市場上推出的並行機大量都是這一種。PC服務器中最常見的對稱多處理系統通常採用2路、4路、6路或8路處理器。UNIX服務器可支持最多64個CPU的系統，如Sun公司的產品Enterprise 10000。SMP系統中最關鍵的技術是如何更好地解決多個處理器的相互通訊和協調問題。

要組建SMP系統，首先最關鍵的一點就是需要合適的CPU相配合。我們平時看到的CPU都是單顆使用，所以看不出來它們有什麼區別，但是，實際上，支持SMP功能並不是沒有條件的，隨意拿幾塊CPU來就可以建立多處理系統那簡直是天方夜譚。要實現SMP功能，CPU必須具備以下要求：

1、CPU內部必須內置APIC（Advanced Programmable Interrupt Controllers）單元。Intel多處理規範的核心就是高級可編程中斷控制器（Advanced Programmable Interrupt Controllers--APICs）的使用。CPU通過彼此發送中斷來完成它們之間的通信。通過給中斷附加動作（actions），不同的CPU可以在某種程度上彼此進行控制。每個CPU有自己的APIC（成為那個CPU的本地APIC），並且還有一個I/O APIC來處理由I/O設備引起的中斷，這個I/O APIC是安裝在主板上的，但每個CPU上的APIC則不可或缺，否則將無法處理多CPU之間的中斷協調。

2、相同的產品型號，同樣類型的CPU核心。例如，雖然Athlon和Pentium III各自都內置有APIC單元，想要讓它們一起建立SMP系統是不可能的，當然，即使是Celeron和Pentium III，那樣的可能性也為0，甚至Coppermine核心的Pentium III和Tualatin的Pentium III也不能建立SMP系統--這是因為他們的運行指令不完全相同，APIC中斷協調差異也很大。

3、完全相同的運行頻率。如果要建立雙Pentium III系統，必須兩顆866MHz或者兩顆1000MHz處理器，不可以用一顆866MHz，另一顆1000MHz來組建，否則系統將無法正常點亮。

4、儘可能保持相同的產品序列編號。即使是同樣核心的相同頻率處理器，由於生產批次不同也會造成不可思議的問題。兩個生產批次的CPU作為雙處理器運行的時候，有可能會發生一顆CPU負擔過高，而另一顆負擔很少的情況，無法發揮最大性能，更糟糕的是可能導致死機，因此，應該儘可能選擇同一批生產的處理器來組建SMP系統。