プログラムがデュアルソケットマザーボード上にインテル® Xeon®プロセッサを搭載したシステムと対話する場合、利用可能なリソースの効率的な使用を保証するためにいくつかの要因が関係します。一般的な仕組みは次のとおりです。
1. OSとリソースの管理:
- プロセッサ アフィニティ: OS は、特定のプロセッサまたはコアで実行する特定のプロセスまたはスレッドを割り当てることができます。これにより、コンテキストの切り替えとキャッシュの無効化を減らすことで、パフォーマンスを最適化できます。
- NUMA 認識: デュアルソケットシステムは、通常 NUMA システムです。OS とアプリケーションは、メモリ アクセス パターンを最適化し、待機時間を最小限に抑えるために、NUMA 対応である必要があります。各プロセッサー (ソケット) には独自のローカルメモリーがあり、ローカルメモリーへのアクセスは、もう一方のソケットに接続されているメモリーへのアクセスよりも高速です。
2. メモリ管理:
- メモリ割り当て: NUMA 対応のアプリケーションと OS は、スレッドが実行されているプロセッサの近くにメモリを割り当てて、メモリ アクセスの待機時間を短縮します。
- キャッシュ・コヒーレンシー: インテル® Xeon®プロセッサーは、インテル® UPIを使用して複数のソケット間でキャッシュの一貫性を確保します。これにより、すべてのプロセッサーでメモリーの表示範囲が統一されます。
3.並列処理とマルチスレッド:
- マルチスレッド: プログラムはインテル® HT を利用できます。これにより、各コアは 2 つのスレッドを同時に実行でき、一度に処理できるスレッド数を効果的に 2 倍に増やすことができます。
- 並列処理: 並列処理用に設計されたアプリケーションは、複数のコアとソケットにワークロードを分散して、パフォーマンスを向上させることができます。
4 .プロセッサ間通信:
- インテル® UPI: プロセッサーはインテル® UPIを介して通信します。この高速インターコネクトにより、プロセッサー間の低レイテンシーかつ高スループットの通信が保証されます。
- 同期: 競合状態を防ぎ、データの整合性を確保するために、マルチスレッド アプリケーションでは適切な同期メカニズム (ロック、セマフォなど) を使用する必要があります。
5 .パフォーマンスの最適化:
- ロード・バランシング: OS スケジューラーは、使用可能なコアとソケット間で負荷を分散して、単一のプロセッサーの過負荷を回避できます。
- 重要なタスクの分離: 重要なタスクまたはレイテンシの影響を受けやすいタスクを特定のコアまたはプロセッサに分離して、他のタスクからの干渉なしに必要なリソースを確実に取得できます。
6 . アプリケーション固有の最適化:
- コンパイラー最適化: 最新のコンパイラーでは、マルチソケット・システム向けの最適化など、特定のプロセッサー・アーキテクチャー向けにコードを最適化できます。
- PGO: アプリケーションでは、PGO を使用して、一般的な使用パターンに基づいてランタイム パフォーマンスを最適化できます。
ワークフロー例:
- 初期化: プログラムが起動すると、OS はプロセスを初期化し、一方または両方のソケットの 1 つ以上のコアに割り当てます。
- スレッド割り当て: プログラムは複数のスレッドを作成する可能性があり、OS はこれらのスレッドを使用可能なプロセッサとコアに分散できます。
- メモリ割り当て: プログラムはメモリを要求し、OS は、可能であれば、スレッドが実行されているプロセッサのローカル メモリからメモリを割り当てます。
- 実行: スレッドは異なるコアで同時に実行され、必要に応じて OS がコンテキスト切り替えを管理します。
- プロセッサ間通信: スレッドがプロセッサ間で通信またはデータを共有する必要がある場合は、高速インテル® UPIリンクを介して通信します。
- 完了: 完了すると、プログラムは終了し、OS はリソースの割り当てを解除して、すべてが適切にクリーンアップされるようにします。
要約すると、プログラムは OS を介してデュアルソケット インテル® Xeon® システムと対話し、OS がプロセッサーのアフィニティー、メモリー割り当て、およびロード・バランシングを管理します。NUMA 認識機能と並列処理機能は、このようなシステムのパフォーマンスを最適化するための重要な要素です。
インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーの詳細については、以下を参照してください。