컴퓨터 시스템 구조

Flynn의 4가지 병렬처리 방식

1. SISD
   - 단일 명령어 / 단일 데이터 흐름
   
   
2. SIMD
   - array(배열)
   - 단일 명령어 / 다중 데이터 흐름
   
   
3. MISD
   - 실제 구현X
   - 다중 명령어 / 단일 데이터 흐름
   
   
4. MIMD
   - 다중 처리기
   - 다중 컴퓨터
   - 다중 명령어 / 다중 데이터 흐름
   
   

• 강결합 (다중 처리기)
  
  
  - 여러개의 처리기(CPU)와 하나의 공유메모리를 두어 처리
  - 프로세스간의 통신은 공유메모리를 이용
  - 메모리에 대한 프로세스 간의 경쟁 최소화가 필요하다.
  - 가장 복잡, 가장 강력
  - 프로세서의 수를 늘려도 효율 향상이 되지 않는다.
  - OS가 여러 처리기 간의 기억장치를 공유하기 위한 스케줄링이 복잡
  
  
  
• 약결합 (다중 컴퓨터, 분산 처리)
  
  
  - 여러개의 처리기(CPU)와 독자적인 기억장치를 두어 처리
  - 둘 이상의 독립된 컴퓨터 시스템을 통신 링크를 이용하여 연결한 시스템
  - 공유메모리X

처리기(Processor) 연결 방식

1. 하이퍼 큐브
   - 다수의 프로세서들을 연결하는 방식으로 비교적 경제적
   - 다수의 프로세서를 연결할 수 있으며 확장성이 좋음
   - 분산기억장치 시스템
   - 연결점 수가 n이면 프로세서의 수는 2^n개
   

   
   

   
   

   
   

2. 시분할 및 공유 버스 기법
   - 프로세서, 주변장치, 주기억장치 등을 '버스'라는 단일 경로로 연결한 방식
   - 장치 추가가 용이
   - 한 시점에서는 하나의 전송만이 가능
   - 버스에 이상이 발생하면 전체 시스템이 가동X
   - 증설 절차가 간단
   
   
   

3. 크로스바 교환 행렬
   - 시분할 및 공유 버스 기법에서 버스의 수를 기억장치 수만큼 증가시켜 연결한 방식
   - 각 기억장치마다 다른 경로를 사용
   - 두 개의 서로 다른 저장장치를 동시에 참조 가능
   - 장치의 연결이 복잡
   

4. 다중 포트 기억장치
   - 시분할 및 공유 버스 기법 + 크로스바 교환 행렬
   - 많은 수의 프로세서를 쉽게 연결 가능
   - 다양한 연결이 가능
   

다중 처리기

• 정의
  - 하나의 시스템에 여러개의 처리기를 두어 하나의 작업을 각 처리기에게 할당하여 수행하도록 하는 것
  
  

• 특징
  - 하나의 프로세스가 고장 나도 다른 프로세서들에 의해 작업이 처리되므로 장애 극복 가능
  
  

• 목표
  - 수행속도
  - 신뢰성
  - 유연성
  - 공유성
  
  

• 고려사항
  - 메모리 충돌 문제
  - 캐시 일관성 문제
  - 메모리 접근의 효율성 문제
  
  

• 구분1
  - 공유 기억장치 시스템
  "여러개의 프로세서가 하나의 기억장치를 공유"
  "시분할 및 공유버스연결 방식"
  "크로스바 교환 행렬"
  "다중포트 기억장치 연결 방식"
  
  - 분산 기억장치 시스템
  "각 프로세서마다 독립된 기억장치를 갖는 시스템"
  "하이퍼큐브 연결 방식"
  
  

• 구분2
  - 약결합 시스템
  "각 프로세서마다 독립된 메모리, 독자적인 OS를 가진 시스템"
  "프로세서간의 통신은 메세지 전달이나 원격 프로시저 호출을 통해서 이루어짐"
  "독자적인 운영이 가능하므로 CPU 간의 결합력이 약함"
  
  - 강결합 시스템
  "동일 OS하에서 여러 개의 프로세서가 하나의 메모리를 공유하여 사용하는 시스템"
  "프로세서간의 통신은 공유 메모리를 통해서 이루어짐"
  "하나의 메모리를 사용하므로 CPU간의 결합력이 강함"

다중 처리기 운영체제 구조

• Master / Slaver (주/종) 처리기
  
  - 주 프로세서 : 입출력, 연산, OS 수행
  - 종 프로세서 : 연산
  - 주 프로세서가 고장나면 전체 시스템이 다운
  
  
  

• 분리 수행 처리기
  
  - 주/종 처리기의 비대칭성을 보완하여 각 프로세서가 독자적인 OS를 가짐
  - 한 프로세서가 고장이 나더라도 전체 시스템 다운X
  
  
  

• 대칭 처리기
  
  - 분리 실행 처리기 구조의 문제점을 보완
  - 가장 복잡한 구조
  - 여러 프로세서들이 완전한 기능을 갖는 하나의 운영체제를 공유
  
  
  

• 고려사항
  - 메모리 충돌 문제
  - 캐시 일관성 문제
  - 메모리 접근의 효율성 문제
  - 메모리 용량은 X