컴퓨터 시스템 구조

컴퓨터 시스템은 다양한 방식으로 분류 하는데 그중에서 '범용 처리기'의 개수에 다라 분류하여 컴퓨터 시스템 구조를 살펴보겠다.

 

단일 처리기 시스템

Single-Processor Systems

시스템에 하나의 처리기를 사용할 때 사용하는 명칭이다. 사용자 프로세스의 명령어, 범용 명령어 집합을 실행할 수 있는 하나의 주 cpu 를 가지는 것이 특징이다.

특수 목적의 전용 처리기를 가지고 있는것이 특징일 수 있으며 처리기는 디스크, 키보드, 그래픽제어기 같은 특정 장치를 처리하는 경우도 있고 대형컴퓨터의 시스템 구성요소들간의 빠른 데이터를 전송할 수 있는 입출력 처리하는 경우도 있다.

 

이 처리기들은 운영체제에 의해 관리되기도 한다. (처리기는 cpu 나 마이크로프로세서) 운영체제는 태스크에 대한 정보를 보내고 처리기들의 상태를 감시하는 방식으로 처리기가 직접 스케줄링하는 부담을 줄일 수 있다.

(cpu가 하나인 시스템은 단일 처리기 시스템!)

 

다중 처리기 시스템

Multiprocessor Systems

다중처리기 시스템은 병렬 시스템 또는 멀티코어 시스템 이라고 한다.

 

장점으로는 대표적으로 3가지가 있다

1. 증가된 처리량 : 단일보다 처리량이 늘었지만 N개의 처리라서 N배의 효율이 나오진 않는다

2. 규모의 경제 : 단일 처리 시스템이 N개 있는 것보다 다중 처리기의 cpu를 N개 가지고 있는 것이 효율적이다.

3. 증가된 신뢰성 : 여러개 처리기중 하나가 고장이 나도 전체적인 시스템이 망가지지는 않는다!

대칭적 다중 처리기 시스템

다수의 처리기(cpu) 가 존재하지만 하드웨어나 소프트웨어로 인해 특정 처리기만 열심히 일하는 구조로 만들 수도 있는데 이를 비대칭적 다중처리 라고 한다.

반대로 각 처리기가 운영체제 기능이나 사용자 프로세스를 포함한 모든 작업을 처리할 수 있다면 대칭적 다중처리 라고 한다.

 

최근의 경향으로는 멀티코어 시스템이 주력인데

멀티코어란 하나의 칩에 코어를 여러개 장착하는 방법이다. 단일 코어를 가진 여러개의 cpu 보다 칩 내부에서의 코어끼리의 통신이 더 빠르고 효율이 좋기 때문이다.

 

정말 최근에는 블레이드 서버 라는것이 개발되었는데 다중 처리기 시스템과의 차이점은 각 블레이드처리기가 들어있는 보드들이 독립적으로 부팅할 수 있고 운영체제도 실행할 수 있다는 것이다!

한마디로 독립적인 다중 처리기 시스템이다.

 

 

클러스터형 시스템

Clustered Systems

여러 cpu를 가진 시스템의 또다른 유형으로 클러스터형 시스템이 존재한다.

둘 이상의 독자적 시스템 또는 노드들을 연결하여 구성한다 이때 노드는 단일 처리기 시스템 또는 멀티코어 시스템일 수가 있다. 쉽게 말해 컴퓨터들 끼리 상호연결이 되어있는 시스템을 통칭한다.

 

클러스터링의 특징으로 높은 가용성이 있는데 클러스터 내부의 하나 이상의 컴퓨터 시스템이 고장나도 서비스를 계속 제공할 수 있다는 점이 장점이다.

이를 가능하게 하는 것이 각 노드에서 클러스터 소프트웨어가 존재하는데 이들이 서로의 노드를 감시하여 문제가 생겼을때 문제가 생긴 노드의 저장장치의 소유권을 넘겨받아 응용프로그램을 실행하기 때문이다.

 

다중 처리기 시스템과 동일하게 비대칭형 클러스터링과 대칭형 클러스터링 방식을 취할 수 있다.

 

요즘 클러스터 기술은 급변하고 있으며 성능적으로 많이 발전하고 있다.