Symmetrical Multiprocesing do domu i zahrady

30. června 2000
Computer 12/00 SDÍLET NA FACEBOOKU TWEETNOUT
Výkon každého počítače přestane jednou vyhovovat. A je jedno jestli na to budete pohlížet s lehkým úšklebkem jako na jeden z Murphyho zákonů či jako na závažný problém informačních technologii. Jisté je (pokud jsou vaše nároky vysoké:), že dříve nebo později budete stát před problémem jak urychlit svůj počítač. Co je lepší? Koupit rychlejší procesor, paměť či disk?... A co takhle koupit ještě jeden procesor?

Architektura PC není zdaleka dokonalá. Asi největším neduhem je to, že nízkoúrovňové vstupně / výstupní operace dokážou blokovat celý systém. Jistě se vám už třeba stalo, že těsně po vložení CD do mechaniky či při čtení poškrábaného CD, když musí mechanika přejít na nižší rychlost, celý systém na chvíli ztuhne nebo se v lepším případě tváří jako by běžel na procesoru 80286. Další noční můrou jsou zařízení na ISA sběrnici. Pokud máte ISA síťovou kartu - pak vás přenos dat rychlostí 950KB bude stát zhruba 60% výkonu ať máte Pentium 150MHz či P III 500MHz. Podobně to je s ISA zvukovými kartami, které zřetelně snižují výkon v hrách i při přehrávání videa.

Příkladem dalšího, tentokráte typicky M$, problému je schopnost procesu naprosto saturovat systém. Typicky se to stává pokud kolabuje aplikace s vysokou prioritou ale i při provádění VBA maker (Excel, Access… joro: ILOVEYOU :), při chybě v ASP skriptu a podobně. V takových případech je jedno jaký máte počítač - než neposlušný proces ukončíte (což je v případě výše zmiňovaného ASP obzvláště vypečené) budete koukat jak se hezky želvím tempem překresluje obrazovka, jak se hezky pomalu vykreslují okna, jak se trhá přehráváni MP3 a podobně. Výše zmiňované efekty můžou být někdy i zajímavé ale rozhodně ne pro někoho v časové tísni. Jistě si také dokážete vytvořit seznam činností při kterých je lepší na počítač ani nešáhnout a jít místo toho na kafe. Jen namátkou: defragmentace disků, vypalování CD, instalace software, komprimace /dekomprimace. Jak se tedy těchto neduhů zbavit a zefektivnit tak svoji práci? Rychlejší procesor nepomůže, SCSI řadiče a disky jsou drahé a pomáhají jen v některých problémech. Řešením může být, jak už název článku napovídá, použití více procesorů.

SMP = Symmetrical Multi-Procesing

Donedávna byly více procesorové systémy doménou drahých a běžnému uživateli nedostupných superpočítačů a serverů. Nyní tato bariéra padá a dvou procesorové stroje se začínají zabydlovat i v malých firmách a domácnostech. Hlavní příčinou tohoto jevu je snižování cen motherboardů vhodných k tomuto účelu ale také fakt, že i velmi levné procesory Celeron jsou schopny pracovat ve dvojici. První firmou, která se tohoto rozhodla komerčně využit, byl ABIT. Motherboard ABIT BP6 vyvolal řadu diskusí nad tím, zda je Celeron kvůli své malé vyrovnávací paměti do SMP (Symetrical Multi-Processing) systémů vůbec vhodný. Své rozhořčení dal najevo také INTEL, který počítal s tím, že do víceprocesorových počítačů se budou dávat především procesory XEON. Nicméně všechny PPGA Celerony si (naštěstí) schopnost SMP zachovaly :)

Jak tedy SMP funguje?

Všechny procesory sdílejí paměť i ostatní periferní zařízení. Využívá se především toho, že na dnešních počítačích většinou běží více procesů. Operační systém tak může rozdělit rovnoměrně zátěž mezi všechny procesory čímž se podstatně zkvalitní multitasking a zvýši výkon celého systému. Další kategorii tvoří programy, které umějí použít více tzv. vláken. Třeba 3D Studio MAX dokáže vytvořit více renderovacích vláken - současně se počítá více obrázků najednou a výkon procesorů se tak využije nejlépe.

Předem je třeba podotknout, že ne každý operační systém je schopen těžit z výhod, které multiprocessing přináší. Jako nejvhodnější se jeví víceuživatelské operační systémy jako Windows NT, Windows 2000, Linux, Novell Netware, BeOS a podobně. Naopak Windows 98 či DOS používají jen jeden procesor.

Z důvodu sdílení sběrnice pro přístup do paměti není bohužel výkon dvou procesorů roven dvounásobku výkon jednoho procesoru. Hlavní výhodou SMP systému je jejich vysoký hrubý výpočetní výkon, který se uplatní při řešení výpočetních úloh na menších objemech dat. Příkladem zde může být třeba luštění šifry RC5 (viz článek Co s nevyužitým… výpočetním výkonem), kde výkon dosahuje až 1,95 násobku výkonu jednoho procesoru (2x Celeron 466@560 dosahuje rychlosti přes 3Gklíče/s což odpovídá jednomu Athlonu na 1GHz). I v dalších výpočetně náročných programech se více procesorů uplatní: komprese audia / videa (především při realtime grabování TV), renderování (třeba 3D Studio), práce v Photoshopu… Velkým přínosem je SMP také pro programátory pracující na větších projektech - třeba překlad jádra Linuxu se zkrátí téměř na polovinu. SMP vám také umožní defragmentovat disk, vypalovat CD, poslouchat MP3 a hrát náročné hry najednou a to vše bez jakéhokoliv škubání či zpomalení. Ty, co svůj počítač používají především k hraní, ovšem nepotěším. Hry prozatím neumí využít výhod SMP - běží jen na jednom procesoru. Zrychlení je pak oproti jedno procesorovému systému minimální protože na dalších procesorech běží jen jádro operačního systému a případně další programy. Výjimkou od tohoto pravidla je výborně naprogramovaný (jako ostatně většina produktů IdSoftware) Quake 3. Doufejme, že v budoucnu vznikne více takových her.

Další nespornou výhodou je, že se procesory „dělí“ o obsluhu přerušení a vstupně/výstupních operací takže již nadměrně neblokují celý systém. Dále pak je velmi snadné ukončit „poblázněný“ proces protože je k dispozici další procesor, který není zablokovaný.

Samozřejmě není všechno zlato co se třpytí. V aplikacích, které vyžadují opravdu velkou propustnost procesor<->paměť či procesor<->periferní zařízení se v extrémním případě může stát, že budou dva procesory pomalejší než jeden. Příkladem může být třeba systém operující na velkých (řádově desítky GB) objemech dat.

Zanechme teď obecného povídání a podívejme se na konkrétní výsledky dvouprocesorové sestavy.

Testovaná sestava:

  • ABIT BP6
  • 2x Celeron 466 @ 560 (80FSB)
  • 256MB SDRAM CAS 2
  • Windows 2000 Proffesional

Zde jsou výsledky Sisoft Sandry Proffesional běžící na jednom resp. dvou procesorech:


...výsledky měření "syrového" výkonu - jeden procesor
(přesněji řečeno, jeden CPU je neaktivní...)


...výsledky měření "syrového" výkonu - dva procesory

Tyto obrázky demostrují, že nárůst hrubého výpočetního výkonu je oproti jednoprocesorovému systému téměř dvojnásobný a předčí i dva Pentia III na 500MHz. Výkon dvou procesorů je o něco vyšší než výkon jednoho procesoru Athlon na 1GHz. Zde je také nutno poznamenat, že Sandra Standard dává v SMP testu velmi rozdílné výsledky od Proffesional verze.


dva procesory...

I zde testovaná sestava v celočíselných výpočtech předčí dva procesory Pentium III. V plovoucí čárce samozřejmě zaostává protože „staré“ Celerony nemají integrovanou sadu instrukcí SSE ani 3D-NOW, pro které je Sandra optimalizována.

Zde se výsledky pro jedno procesorový a dvou procesorový systém neliší a jsou charakteristické pro BX chipset běžící na 80MHz sběrnici a s CAS 2 paměti.

Brzy by se měl na PCTuningu objevit článek „Pro koho je SMP?“, kde budou testy této sestavy v praktických aplikacích- grabování videa, kompresování hudby, překládání programů, hry… ve Windows 2000 i Linuxu.

Pokud se rozhodnete pro více procesorový počítač mějte na paměti, že se výjimečně můžete setkat z programy, které odmítnou spolupráci. Ještě se mi to nestalo, ale z hlediska toho, že se musí použít jiné jádro operačního systému - může se to přihodit. Dále musíte počítat s tím, že velký výkon procesoru by neměla blokovat malá paměť (128MB minimum) a ostatní periferie (disk, grafická karta…). Je třeba také pamatovat na vyšší odběr a dostatečně předimenzovat zdroj (doporučuji 250W). Také overclocking je poněkud složitější.

Pokut se chystáte upgradovat doporučuji zvážit, jestli pro vás není víceprocesorový systém vhodný. Při dnešní ceně ABIT BP6 (5600,- s DPH) a Celeronů (8000,- s DPH za dva 466MHz) je myslím poměr cena / výkon takové sestavy velmi zajímavý.

Miho

Váš názor Další článek: Computer 12/00

Témata článku: Sestavy, Škubání, Celý proces, Malá hra, Pohon, Osu, Celý disk, Náročná operace, OSA, Dům, Vhodná rychlost, CD Linux, Velký objem, Malý objem, Dnešní video, Drahé zařízení, Malá paměť, Výpočetní výkon, OS X, Náročný program, Velká výhoda


Určitě si přečtěte

Kdyby dnes USA vypnuly GPS, možná byste si toho na mobilu ani nevšimli

Kdyby dnes USA vypnuly GPS, možná byste si toho na mobilu ani nevšimli

** Satelitní navigaci jsme si zvykli říkat podle americké předlohy GPS ** Dnešní telefony ale používají také evropský, ruský a čínský systém ** Kdyby USA nyní vypnuly GPS, možná byste to ani nepoznali

Jakub Čížek | 48

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

** Airlander 10 nabídne plavby vzduchem v interiéru s prosklenou podlahou ** Luxusní vzducholoď byla původně vyvíjena pro vojenské účely ** Počítá se s třídenními „kochacími“ výlety za poznáním

Karel Kilián | 7

Evoluce stále pokračuje, lidem se do kolen vrací kost navíc

Evoluce stále pokračuje, lidem se do kolen vrací kost navíc

** O kost zvanou fabella nás evoluce připravila už před miliony let ** V posledních desetiletích se však „ztracená kost“ znovu objevuje ** Anatomové nabádají ortopedy, aby brali fabellu v potaz

Jaroslav Petr | 31

Modelářský zázrak: Maketa raketoplánu Columbia, která létá jako skutečná raketa

Modelářský zázrak: Maketa raketoplánu Columbia, která létá jako skutečná raketa

** Model raketoplánu Columbia od českého konstruktéra umí i létat ** Obdivuhodný model si vzal 1600 hodin práce ** Podívejte se na fotografie ze stavby a prvního letu

Karel Jeřábek | 25



Aktuální číslo časopisu Computer

Velký test Wi-Fi mesh

Nejlepší hodinky pro všechny aktivity

Důležité aplikace na cesty

Jak streamovat video na Twitch