CPU’larda Asimetrik-Simetrik ve Tightly-Loosely Coupled Kavramları

Günümüz bilgisayar sistemlerinin performansı ve verimliliği büyük ölçüde çok çekirdekli işlemci mimarilerine dayanmaktadır. Bu mimarilerin altında yatan yapılar ise asimetrik-simetrik ve tightly-loosely coupled tasarım yaklaşımlarına göre şekillenir. Bu blog yazısında bu iki temel kavram kümesini detaylıca inceleyeceğiz. Hangi yapı ne zaman, neden tercih edilir? Hangi senaryolarda daha verimli çalışırlar? Teknik detaylarla birlikte örneklerle açıklayalım.

Multiprocessor Servers Nedir? (Çoklu İşlemcili Sunucular)

Multiprocessor servers, birden fazla fiziksel işlemci (CPU) içeren sunucu sistemleridir. Her işlemci, birden fazla çekirdek içerebilir ve her biri aynı anda farklı işlemleri gerçekleştirebilir. Bu yapı, paralel işlemeyi ve çok kullanıcılı sistemlerde yüksek verimliliği mümkün kılar.

Model numarası içinde veya özelliklerinde ‘P’ harfiyle temsilir edilirler. Örneğin: ‘4P’.

Bu sunucularda iş yükünün paylaşımında 2 metot bulunur.

1. Asymmetric Multiprocessing(AMP)
2. Symmetric Multiprocessing(SMP)*

1. Asimetrik Çoklu İşlemci Mimarisi (AMP – Asymmetric Multiprocessing)

Tanım: İşlemcilerin farklı görevler için özelleştirildiği, rollerin önceden tanımlandığı mimaridir. Genellikle bir işlemci “ana” olarak çalışırken diğerleri “yardımcı” konumundadır.

Özellikler:

• İşlemciler farklı türde olabilir (örneğin biri yüksek performanslı, diğeri düşük güçlü).
• Belirli görevler belirli işlemcilere atanmıştır.
• İşletim sistemi ya yalnızca ana işlemci üzerinde çalışır ya da her işlemcinin ayrı bir OS’ü olabilir.

2. Simetrik Çoklu İşlemci Mimarisi (SMP – Symmetric Multiprocessing)

Tanım: Tüm işlemcilerin eşit haklara ve erişime sahip olduğu mimaridir. Tüm CPU’lar aynı işletim sistemi örneğini paylaşır, aynı bellek alanına erişebilir ve görevler aralarında dengeli şekilde dağıtılır.

Özellikler:

• Her işlemci aynı donanımsal kapasiteye sahiptir.
• İşletim sistemi, hangi görevin hangi işlemciye atanacağını belirler.
• Bellek ve I/O’ya ortak erişim vardır.
• Genelde tightly coupled sistemlerle kullanılır.

Verilen işler birden fazla işlemcide işlendiği için RAM kullanımının 2 metodu bulunur.

A) Tightly Coupled (Sıkı Bağımlı):

• Tüm bellekler ortak kullanılır.
• Belleklerde meydana gelen sorun tüm işlemcileri etkiler.

B) Loosely Coupled (Gevşek Bağımlı)*:

• Bellekler bölüştürülmüştür. Her işlemcinin ayrı bellek grubu bulunur.
• Kendi belleklerini diğer işlemciler ile paylaşmazlar.
• Her işlemci kendi arasında ortaklaşa çalışabilir.
• Eklenen her işlemciye ayrı RAM’de eklemek gerekir; bu yüzden maliyetlidir.

5. Sonuç

Sistem tasarımında “asimetrik-simetrik” ve “tightly-loosely coupled” kavramlarını anlamak, uygun donanım ve mimariyi seçmek açısından kritik öneme sahiptir. Performans, güç tüketimi, maliyet ve ölçeklenebilirlik gibi faktörler bu mimarilerin seçiminde belirleyici olur.