Multiprocessorsysteem:

* Definitie: Een multiprocessorsysteem bestaat uit twee of meer onafhankelijke, complete processors (CPU's) die in hetzelfde computersysteem zijn geïnstalleerd. Elke processor heeft zijn eigen cache, geheugenbeheereenheid (MMU) en andere essentiële componenten. Ze werken samen en delen bronnen zoals geheugen en I/O-apparaten. Communicatie tussen processors gebeurt doorgaans via een systeembus of een meer geavanceerde verbinding.

* Architectuur: Deze processors kunnen symmetrische multiprocessing (SMP) of asymmetrische multiprocessing (AMP) zijn. In SMP hebben alle processors gelijke toegang tot systeembronnen en verdelen ze de werklast gelijk. In AMP krijgen verwerkers specifieke taken toegewezen, wat leidt tot een hiërarchie waarin sommige verwerkers mogelijk meer verantwoordelijkheid hebben dan andere.

* Voorbeelden: Grote servers, high-performance computing (HPC)-clusters en sommige krachtige werkstations kunnen systemen met meerdere processors zijn.

* Voordelen:

* Hoge verwerkingskracht: Meerdere processors kunnen aanzienlijk meer taken tegelijkertijd verwerken dan een systeem met één processor.

* Fouttolerantie: Als één processor uitvalt, kan het systeem mogelijk nog steeds werken met de overige processors (afhankelijk van het systeemontwerp).

* Schaalbaarheid: Door meer processors toe te voegen, kan de verwerkingskracht worden vergroot, waardoor een grotere schaalbaarheid ontstaat.

* Nadelen:

* Hoge kosten: Multiprocessorsystemen zijn over het algemeen duurder dan multi-coresystemen vanwege de kosten van meerdere CPU's en bijbehorende componenten.

* Complexiteit: Het ontwerpen, implementeren en beheren van systemen met meerdere processors is complexer dan systemen met één processor. Software moet worden ontworpen om te profiteren van meerdere processors om knelpunten te voorkomen.

* Overhead voor communicatie tussen processors: Communicatie tussen processors kan latentie introduceren en de prestaties verminderen als deze niet goed wordt beheerd.

Multi-core systeem:

* Definitie: Bij een multi-coresysteem zijn meerdere verwerkingseenheden (cores) geïntegreerd op één fysieke chip. Deze kernen delen bronnen zoals cachegeheugen en de onderlinge verbinding van de chip, maar elke kern heeft zijn eigen registers en uitvoeringseenheden. In wezen is het een enkele CPU met meerdere verwerkingsmotoren.

* Architectuur: Normaal gesproken zijn kernen in een multi-core systeem ontworpen om op een SMP-achtige manier samen te werken. Ze delen bronnen effectief, vaak met behulp van technieken zoals cache-coherentieprotocollen om de consistentie van gegevens te garanderen.

* Voorbeelden: De meeste moderne desktops, laptops en mobiele apparaten gebruiken multi-coreprocessors.

* Voordelen:

* Verbeterde prestaties tegen lagere kosten: Biedt de prestatievoordelen van meerdere processors tegen een aanzienlijk lagere prijs in vergelijking met multiprocessorsystemen.

* Lager energieverbruik: Het integreren van meerdere cores op één chip leidt meestal tot een lager energieverbruik dan het hebben van afzonderlijke CPU's.

* Vereenvoudigd ontwerp en implementatie: Eenvoudiger te ontwerpen en te beheren in vergelijking met systemen met meerdere processors.

* Nadelen:

* Beperkte schaalbaarheid: Het toevoegen van meer kernen aan een enkele chip wordt beperkt door technologische beperkingen (warmtedissipatie, matrijsgrootte, enz.). Het wordt steeds uitdagender om verder te schalen dan een bepaald aantal kernen op een enkele chip.

* Beperkingen van de wet van Amdahl: De algehele versnelling die wordt bereikt door het toevoegen van meer kernen wordt beperkt door het gedeelte van het programma dat niet kan worden geparallelliseerd (de wet van Amdahl).

Impact van de processor op de prestaties van het computersysteem:

De processor is het ‘brein’ van de computer en heeft een grote invloed op de algehele systeemprestaties. Belangrijke aspecten zijn onder meer:

* Kloksnelheid (frequentie): Hogere kloksnelheden vertalen zich over het algemeen in een snellere uitvoering van instructies.

* Aantal kernen: Meer cores maken gelijktijdige uitvoering van meerdere taken mogelijk, waardoor de prestaties in multi-threaded applicaties aanzienlijk worden verbeterd.

* Cachegrootte en -niveaus: Grotere en snellere caches verkorten de tijd die nodig is om toegang te krijgen tot veelgebruikte gegevens, waardoor de prestaties worden verbeterd.

* Instructiesetarchitectuur (ISA): De ISA bepaalt de soorten instructies die de processor kan uitvoeren, wat van invloed is op de prestaties. Moderne ISA's bevatten vaak functies om de prestaties te verbeteren.

* Geheugenbandbreedte: De snelheid waarmee de processor toegang heeft tot gegevens uit het geheugen heeft een aanzienlijke invloed op de algehele prestaties. Een snelle processor gecombineerd met langzaam geheugen kan een knelpunt vormen.

* Processorarchitectuur: Functies zoals pipelining, superscalaire uitvoering en uitvoering buiten de juiste volgorde dragen allemaal bij aan het verbeteren van de prestaties.

Samenvattend streven zowel multiprocessor- als multi-coresystemen naar prestatieverbetering, maar hun benaderingen verschillen aanzienlijk in termen van architectuur, kosten en schaalbaarheid. De optimale keuze hangt af van de specifieke toepassingsbehoeften en het budget. Het begrijpen van de kenmerken van de processor is essentieel voor het bereiken van optimale computersysteemprestaties.