<h1>NUMA</h1>

Es un tipo de arquitectura de procesamiento paralelo en que cada procesador tiene su propia memoria local pero puede también tener acceso a la memoria de otros procesadores. Está es llamada no-uniforme porque un procesador puede acceder su propia memoria local más rápido que la memoria no local (memoria que está en otro procesador o compartida entre procesadores).

La arquitectura NUMA ofrece la "escalabilidad" de MPP y la programación simple de SMP.

MPP o procesamiento paralelo masivo (Massively Parallel Processing) es un tipo de arquitectura que usa muchas CPUs separadas corriendo en paralelo para procesar un solo programa. MPP es similar a procesamiento simétrico (SMP: Symmetric Multiprocessing), con la principal diferencia que en los sistemas SMP todas las CPUs comparten la misma memoria, mientras que en los sistemas MPP cada CPU tiene su memoria propia. Los sistemas MPP son por eso más difíciles de programar porque las aplicaciones se deben dividir en tal manera que todos los segmentos que se ejecutan se puedan comunicar unos con otros. En cambio, MPP no tiene los problemas de cuello de botella inherente en los sistemas SMP cuando todas las CPUs intentan acceder la misma memoria al mismo tiempo.

SMP o multiprocesamiento simétrico (Symmetric Multiprocessing) es una arquitectura de computadores que provee un rápido desempeño haciendo que múltiples CPUs estén disponibles para completar procesos individuales simultáneamente (multiprocesamiento). En forma distinta a procesamiento asimetrico, se le puede asignar a cualquier tarea cualquier procesador ocioso, y se pueden agregar CPUs para aumentar el desempeño y así manejar el aumento de cargas. Una variedad de sistemas operativos especializados y arreglos de hardware estan disponibles para dar soporte a SMP. Las aplicaciones específicas se pueden beneficiar de SMP si el códifigo permite hacer multithreading.Es un tipo de arquitectura de procesamiento paralelo en que cada procesador tiene su propia memoria local pero puede también tener acceso a la memoria de otros procesadores. Está es llamada no-uniforme porque un procesador puede acceder su propia memoria local más rápido que la memoria no local (memoria que está en otro procesador o compartida entre procesadores).

La arquitectura NUMA ofrece la "escalabilidad" de MPP y la programación simple de SMP.

MPP o procesamiento paralelo masivo (Massively Parallel Processing) es un tipo de arquitectura que usa muchas CPUs separadas corriendo en paralelo para procesar un solo programa. MPP es similar a procesamiento simétrico (SMP: Symmetric Multiprocessing), con la principal diferencia que en los sistemas SMP todas las CPUs comparten la misma memoria, mientras que en los sistemas MPP cada CPU tiene su memoria propia. Los sistemas MPP son por eso más difíciles de programar porque las aplicaciones se deben dividir en tal manera que todos los segmentos que se ejecutan se puedan comunicar unos con otros. En cambio, MPP no tiene los problemas de cuello de botella inherente en los sistemas SMP cuando todas las CPUs intentan acceder la misma memoria al mismo tiempo.

SMP o multiprocesamiento simétrico (Symmetric Multiprocessing) es una arquitectura de computadores que provee un rápido desempeño haciendo que múltiples CPUs estén disponibles para completar procesos individuales simultáneamente (multiprocesamiento). En forma distinta a procesamiento asimetrico, se le puede asignar a cualquier tarea cualquier procesador ocioso, y se pueden agregar CPUs para aumentar el desempeño y así manejar el aumento de cargas. Una variedad de sistemas operativos especializados y arreglos de hardware estan disponibles para dar soporte a SMP. Las aplicaciones específicas se pueden beneficiar de SMP si el códifigo permite hacer multithreading.

SMP usa un solo sistema operativo y comparte porciones de memoria común y recursos de entrada/salida de disco. Ambos UNIX y Windows NT soportan SMP.

La arquitectura ccNUMA es una extensión de SMP. Diseñada para superar los cuellos de botella inherentes de SMP, la arquitectura ccNUMA deja a los proveedores construir servidores en gran escala. ccNUMA ofrece todos los mejores beneficios de SMP y MPP, sin ninguna de sus desventajas.

Ventajas de arquitectura NUMA 

• Modelo de memoria compartida
  Como los sistemas SMP, presenta un solo, global, y unificado modelo de memoria.
• Multi CPUs, Multiprocesamiento
  Como SMP y MPP, soporta multi CPUs y multiprocesamiento en configuraciones de un cierto número de CPUs
• Distribución de la carga
  Como MPP, distribuye E/S y accesos a memoria por múltiples subsistemas, pero difiere de MPP en que la carga se balancea automáticamente.
• Operaciones de E/S concurrentes
  Como MPP, soporta múltiples operaciones concurrentes al disco usando independientes, pero totalmente conectados, subsistemas de E/S.

Comparación de UMA y NUMA

Los rasgos de UMA

UMA (Uniform Memory Access) La memoria física es compartida uniformemente por todo procesadores. Todos los procesadores tienen tiempo de acceso igual a la memoria. Se llama también sistema acoplado hermético debido al alto grado de compartir recursos. La interconexión del sistema toma la forma de un bús común, un crossbar switch. El modelo UMA es satisfactorio para aplicaciones de propósitos generales y tiempo compartido para múltiples usuarios.

Los rasgos de NUMA y pasos de mensajes.

La memoria compartida es fisicamente distribuida a todos los procesadores, llamada memorias locales. La colección de todas las memorias locales forma un espacio de la direcciones global accesible por todo procesadores. Es más lento acceder a la memoria remota atada a otros procesadores debido al retraso agregado por la red de interconexión. Hay dos maneras de comunicación de datos entre procesadores:

• Se pueden direccionar memorias separadas como un espacio de direcciones compartido lógicamente, se llama DSM (Distributed Shared Memory: Memoria Distribuida Compartida) o NUMA (NonUniform Memory Access), ya que el tiempo de acceso depende de la ubicación de memoria, la misma dirección física en dos procesadores refiere a la misma localidad en memoria.
• El espacio de direcciones puede consistir de múltiples espacios de direcciones privados los cuales están lógicamente disjuntos y no pueden ser direccionados por un procesador remoto, esto es, la misma dirección física en dos procesadores diferentes se refiere a dos ubicaciones diferentes en dos memorias diferentes. Po eso se llama arquitectura de paso de mensajes.

Comparación de costo y escalabilidad

En sistemas UMA, cada procesador conecta a memoria compartida via un bus de sistema o crossbar. Se puede expandir de 2 a 32 procesadores. Debido al ancho de banda del bus y el ancho de banda de la memoria al procesador unido se restringe la escalabilidad. Acerca del costo, debido a que la expansión esta limitada por el tamaño, el costo es relativamente más alto.
En cambio, en sistemas de paso de mensajes (NUMA), cada procesador tiene su propia memoria, cache y E/S. No como UMA, se puede extender fácilmente y ninguna restricción de máquina, así el costo es relativamente más bajo.