隨著計算需求的日益增長，單處理器系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足高性能計算的需求。多處理器系統(tǒng)應運而生，它們通過將多個處理器集成到一個系統(tǒng)中來提高計算能力。在多處理器系統(tǒng)中，有兩種主要的架構(gòu)：對稱多處理器（Symmetric Multi-Processing，簡稱SMP）和非對稱多處理器（Asymmetric Multi-Processing，簡稱AMP）。這兩種架構(gòu)在設(shè)計理念、資源管理、任務分配和性能優(yōu)化等方面存在顯著差異。

對稱多處理器（SMP）

定義

對稱多處理器是一種多處理器架構(gòu)，其中所有處理器在硬件和軟件層面上都是等價的。這意味著每個處理器都可以訪問相同的內(nèi)存空間，并且具有相同的權(quán)限和能力來執(zhí)行任務。在SMP系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)負責管理所有處理器，確保它們協(xié)同工作以完成計算任務。

特點

1. 等價性 ：在SMP系統(tǒng)中，所有處理器都是完全相同的，它們具有相同的硬件規(guī)格和功能。這種等價性使得操作系統(tǒng)可以輕松地在處理器之間分配任務，而無需考慮特定的硬件差異。
2. 共享內(nèi)存 ：SMP系統(tǒng)中的所有處理器共享同一個物理內(nèi)存空間。這種共享內(nèi)存架構(gòu)簡化了內(nèi)存管理，因為操作系統(tǒng)不需要為每個處理器維護獨立的內(nèi)存映射。
3. 緩存一致性 ：為了確保所有處理器都能訪問到最新的數(shù)據(jù)，SMP系統(tǒng)通常采用緩存一致性協(xié)議（如MESI協(xié)議）來同步處理器之間的緩存數(shù)據(jù)。這有助于減少數(shù)據(jù)不一致的問題，但也可能增加緩存同步的開銷。
4. 任務分配 ：操作系統(tǒng)負責在SMP系統(tǒng)中分配任務。它可以根據(jù)處理器的負載情況動態(tài)地將任務分配給不同的處理器，以實現(xiàn)負載均衡和性能優(yōu)化。
5. 可擴展性 ：SMP系統(tǒng)可以通過增加更多的處理器來提高計算能力。然而，隨著處理器數(shù)量的增加，緩存一致性協(xié)議的開銷也會增加，這可能會影響系統(tǒng)的整體性能。

應用場景

SMP系統(tǒng)適用于需要高并行性和負載均衡的應用場景，如服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和高性能計算（HPC）應用。在這些場景中，SMP系統(tǒng)可以有效地利用多個處理器來處理大量的并發(fā)任務，從而提高整體性能。

非對稱多處理器（AMP）

定義

非對稱多處理器是一種多處理器架構(gòu)，其中處理器在硬件和軟件層面上不是完全等價的。在AMP系統(tǒng)中，通常有一個主處理器（也稱為主機處理器）負責管理其他處理器（也稱為從機處理器）。主處理器通常具有更高的權(quán)限和更多的資源，而從機處理器則執(zhí)行特定的任務或服務。

特點

1. 非等價性 ：在AMP系統(tǒng)中，處理器之間存在明顯的硬件和軟件差異。主處理器通常具有更強大的處理能力、更多的內(nèi)存和更高的權(quán)限，而從機處理器則執(zhí)行特定的任務或服務。
2. 資源分配 ：AMP系統(tǒng)中的資源分配通常是由主處理器來管理的。主處理器根據(jù)從機處理器的需求和能力來分配任務和資源，從而實現(xiàn)資源的最優(yōu)利用。
3. 任務分配 ：在AMP系統(tǒng)中，任務分配通常是由主處理器來決定的。主處理器可以根據(jù)從機處理器的負載情況和能力來動態(tài)地分配任務，以實現(xiàn)負載均衡和性能優(yōu)化。
4. 可擴展性 ：AMP系統(tǒng)可以通過增加更多的從機處理器來提高計算能力。然而，隨著從機處理器數(shù)量的增加，主處理器的管理負擔也會增加，這可能會影響系統(tǒng)的整體性能。
5. 靈活性 ：AMP系統(tǒng)具有較高的靈活性，因為它可以根據(jù)不同的應用場景和需求來配置不同的處理器。例如，在一個多媒體處理系統(tǒng)中，主處理器可以負責管理視頻和音頻流，而從機處理器則可以負責處理圖像和圖形任務。

應用場景

AMP系統(tǒng)適用于需要明確任務分配和資源管理的應用場景，如嵌入式系統(tǒng)、實時控制系統(tǒng)和分布式計算系統(tǒng)。在這些場景中，AMP系統(tǒng)可以有效地利用主處理器來管理從機處理器，從而實現(xiàn)任務的高效執(zhí)行和資源的最優(yōu)利用。