En un multiprocesador, dos o más CPUs comparten todo el acceso a una RAM común. El SO debe solucionar las condiciones de competencia (race conditions) que esto genera.
Hardware de Multiprocesadores
Uniform Memory Access
En este enfoque, cada palabra de memoria se puede leer a la misma velocidad.
Los multiprocesadores UMA con arquitecturas basadas en bus presentan un solo bus que comunica varias CPUs a varios módulos de memoria. Un problema común es que el bus se vuelve un cuello de botella.
Otra propuesta son los interruptores de barras cruzadas, la cual conecta CPUs a memorias. La desventaja es que la electrónica se vuelve compleja si o aumentan mucho, por lo cual es una propuesta poco escalable.
Otra alternativa es usar redes de conmutación multietapa, donde cualquier CPU puede acceder a cualquier memoria si sus mensajes viajan por ciertos conmutadores.
Non-Uniform Memory Access
Este enfoque NUMA permite tener más de 100 CPUs sin ser muy costoso.
Chips Multinúcleo
Dado que los transistores se están haciendo cada vez más pequeños, se pueden colocar varias CPUs (núcleos) en el mismo chip o pastilla.
Software de Multiprocesadores
Hay varios enfoques respecto a cómo tratar el Sistema Operativo:
- Cada CPU con su propio SO: se divide estáticamente la memoria y su propia copia privada del SO: cada CPU es su propia computadora. Este modelo no es muy utilizado.
- Maestro-Esclavo: cuando una CPU está inactiva, le pide al SO un proceso para ejecutar. El CPU maestro aloja al SO, y por esto puede convertirse en un cuello de botella.
- Multiprocesadores Simétricos: hay una copia del SO en memoria y cualquier CPU puede ejecutarlo, eliminando la asimetría. Esto requiere sincronización.
Planificación
- Planificador de Tiempo Compartido: los Hilos se ejecutan en orden de prioridad. Esto es útil para hilos que no están relacionados entre sí.
- Planificador de Espacio Compartido: cuando los hilos están entrerrelacionados de alguna manera, conviene asignarle CPUs a un conjunto de hilos relacionados.