操作系统中对称多处理与非对称多处理的区别

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

CPU是计算机系统的关键部分。它执行数学和逻辑运算以及输入输出任务。此外,它还会生成信号来同步其他部件的操作。非对称和对称多处理是两种不同的多处理类型。多处理系统包含一个以上的处理器,并且可以同时运行多个进程。在对称多处理中,所有 CPU 共享相同的内存。在非对称多处理中,单个主处理器控制系统的所有数据结构。

在本文中,您将了解操作系统中对称非对称多处理之间的区别。但在讨论区别之前,您必须了解操作系统中的对称和非对称多处理。

什么是对称多处理?

对称多处理是指所有处理器都用于执行操作系统任务。它不像非对称多处理那样具有主从关系,并且在此处所有处理器都使用共享内存进行通信。处理器从标准就绪队列启动进程,并且每个 CPU 可能都有其私有的就绪执行程序队列。调度程序必须确保没有两个 CPU 同时运行相同的任务。

对称多处理提供了适当的负载平衡、改进的容错能力,并降低了 CPU 瓶颈的可能性。这很复杂,因为所有 CPU 都共享内存,并且对称多处理中的处理器故障会降低计算能力。

什么是**非对称多处理**?

非对称多处理中的处理器具有主从关系,一个主处理器控制其他从属处理器。从属处理器可能从主处理器接收指定的任务,或从主处理器接收进程。主处理器管理数据结构。主处理器管理进程调度、I/O 处理和其他系统操作。

如果主处理器发生故障,其中一个从属处理器将接管执行控制。如果一个从属处理器发生故障,另一个从属处理器将接管。这很简单,因为数据结构和单个处理器控制所有系统操作。假设有四个 CPU,名为C1、C2、C3C4。C4 是主处理器,负责将任务分配给其他 CPU。如果 C1 被分配进程 P1,C2 被分配进程 P2,C3 被分配进程 P3。每个处理器将只处理分配给它们自己的进程。

对称多处理与非对称多处理之间的主要区别

Difference between Symmetric and Asymmetric Multiprocessing in Operating System

在操作系统中,对称非对称多处理之间存在各种主要区别。对称多处理与非对称多处理在操作系统中的一些主要区别如下:

  1. 对称多处理是指多个处理器使用相同的操作系统和内存协同处理程序。另一方面,非对称多处理是指多个处理器对程序的处理采用主从模式。
  2. 对称多处理中的每个 CPU 都可以从共享就绪队列或其私有就绪任务队列中获取进程。相反,在非对称多处理中,主处理器将任务分配给从属处理器。
  3. 在对称多处理中,处理器通过共享内存相互通信。另一方面,非对称多处理中的处理器不需要相互通信,因为主处理器会控制它们。
  4. 非对称多处理器很简单,因为只有主处理器访问数据结构。另一方面,对称多处理器很难,因为所有处理器都必须同步运行。
  5. 所有对称多处理处理器的体系结构都是相同的。另一方面,非对称多处理器的处理器结构可能不同。
  6. 在对称多处理中,每个 CPU 可以从共享就绪队列中获取,或者拥有一个专供自己使用的私有就绪进程队列。另一方面,非对称多处理将进程分配给从属处理器。
  7. 非对称多处理系统也比对称多处理系统便宜。
  8. 此外,非对称多处理系统的创建和维护比对称多处理系统更容易。

对称多处理与非对称多处理的逐项比较

对称多处理与非对称多处理之间存在各种逐项比较。对称多处理与非对称多处理之间的一些区别如下:

特点对称多处理非对称多处理
定义对称多处理是指多个处理器使用相同的操作系统和内存协同处理程序。非对称多处理是指多个处理器以主从模式处理程序。
基本功能每个 CPU 都执行操作系统操作。主处理器仅执行操作系统功能。
易用性对称多处理器很难理解,因为所有处理器都必须同步以保持负载平衡。主处理器可以访问数据结构。
处理器所有处理器都使用一个公共就绪队列,或者每个处理器都可以拥有自己的私有就绪队列。主处理器将进程分配给从属处理器,或者它们有一些预定义任务。
沟通共享内存允许所有处理器相互通信。处理器不需要通信,因为主处理器控制它们。
架构SMP 处理器都具有相同的体系结构。非对称多处理处理器可以具有相同的或不同的体系结构。
失败当一个 CPU 发生故障时,系统的计算能力会下降。如果主处理器发生故障,控制将转移到从属处理器。如果从属处理器发生故障,任务将转移到另一个处理器。
费用与非对称多处理相比,成本较高。比对称多处理便宜。

结论

多处理系统可以是对称的或非对称的。对称多处理与非对称多处理的主要区别在于,对称多处理中的处理器是相同的,并且共享主内存。相反,非对称多处理使用不相同的处理器,并以主从模式运行。