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Hardware Discussion :

Fonctionnement d'un processeur multi-coeur ou un système multi-processeur.


Sujet :

Hardware

  1. #1
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    Par défaut Fonctionnement d'un processeur multi-coeur ou un système multi-processeur.
    Bonjour,

    Comment fonctionne un processeur multi-cœur?
    Plus exactement:
    • Que font les autres cœur dans une exécution mono-processus mono-thread? Est-ce qu'ils attendent "des ordres" ou est-ce que tous les threads exécutent le même code simultanément?
    • Est-ce qu'il y a un cœur "maître" qui "contrôlent" les autres? Ou est ce que c'est les instructions qui permettent de choisir quelle cœur concerné (j'ai des doutes)?


    Même questions pour les ordinateurs multi-processeur.

  2. #2
    Responsable Systèmes


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    C'est l'ordonnanceur de l'OS qui va répartir les différents processus sur les différents cœurs. L'ordonnanceur sera exécuté sur un seul cœur évidemment.

    Pour les threads, ou processus légers, il s'agit d'une "subdivision logicielle", un processus s’exécute sur un seul cœur en même temps, donc plusieurs threads d'un même processus s'executerons sur un seul cœur.
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  3. #3
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    Pour rebondir sur la réponse de @chrtophe , il y a 2 parties.

    La partie matérielle (hardware) :
    Pour un processeur multi-cores, tu vas avoir dans le die plusieurs cores (<- lien wiki en français)
    Mais chaque core va avoir un cache (peut-être la mémoire cache L1 ) et la mémoire cache L2 va être partagée entre les cores.
    Par contre entre AMD et Intel, la gestion de cette mémoire partagée diffère.
    Tu as aussi la mémoire cache L3 qui doit être comme avant entre la L2 et la mémoire centrale, et dans dans le processeur.
    Et pour en rajouter avec Intel tu as l'hyper threading, avec une notion de core virtuel/ logique.

    Pour un système multiprocesseur, tu as 2 architectures : l'ancienne SMP (Symmetric shared memory multiprocessor) et la nouvelle NUMA (Non uniform memory access) (<- liens wiki en français)
    Je soupçonne que les cartes mères doivent avoir des conceptions différentes en fonction de l'1 ou de l'autre

    La partie logicielle :
    Parce que pour tirer parti du multi-core ou du multiprocesseur, c'est le système d'exploitation qui va l'exploiter : c'est la réponse ci-dessus de @chrtophe.
    D'ailleurs si tu t'intéresses à Linux , Linux supporte les architectures NUMA.

    Mais je rajouterai que j'ai vu une vidéo de LinusTech qui s'amusait avec une carte mère bi processeurs, bi Xeons.
    Et dans cette vidéo, il a utilisé un logiciel qui permet d'avoir "virtuellement" 2 machines en attribuant des tâches précises à chaque processeur (le nom du logiciel je ne sais pas )
    Donc des logiciels peuvent aussi permettre de s'amuser avec la matériel.

  4. #4
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    Merci pour vos réponse mais ce n'est pas vraiment ce que j'attendais.

    Je vais donc essayer de reformuler ma question:

    J'ai un processeur avec 4 cœurs physiques et 1 thread par cœur pour faire simple (pas de différence entre cœur physique et logique).
    Mon système d'exploitation est mono-tâche, mono-utilisateur, donc un seul cœur suffit, dans ce cas que font les 3 autres cœurs? Est-ce qu'ils sont inactifs jusqu'à ce qu'un signal particulier les réveils? Ils font quoi concrètement? Ils consomment de l’énergie, etc...?

  5. #5
    Responsable Systèmes


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    Ils ne font rien, ils sont en attente. Je pense qu'il doivent être comme en mode veilleet donc consommer à minima, à moins qu'ils ne soient même pas alimenté. Je ne sais pas.

    Quand l'ordi démarre, un seul CPU reçoit le signal de démarrage. Il va alors exécuter le code contenu dans le BIOS/UEFI. Ce code va paramétrer l'APIC qui va alors initialiser les autres CPU. Chaque CPU aura alors son local APIC paramétré pour gérer ses entrées-sorties. Des interruptions matérielles inter-processeurs peuvent être déclenchés, un CPU pourra donc en asservir un autre (asservir au sens asservissement en automatisme) Les autres CPU vont alors démarrer et vont pouvoir traiter les interruptions qu'ils reçoivent et donc faire les traitement qu'on leur demande.

    Ceci est valable pour l’architecture SMP, pour l'architecture NUMA évoqué, la grosse différence de ce que j'en est compris, c'est que tout l'espace mémoire accessible peut être sur différents bus (sans passerelle). On s'approche du clustering mais le principe reste le même, un "chef d'orchestre" va gérer le tout.

    De toute façon, il faut bien un système de contrôle, sinon autant avoir plusieurs machines avec un seul processeur et chacun fait le job qu'on lui donne, il faudra bien ensuite faire le dispatching du travail à faire.

    Même sur un système mono-processeur, tu auras toujours plusieurs processus démarrés en parallèle, la différence étant que le temps CPU sera partagées entre ces différents processus.
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  6. #6
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    Merci pour votre réponse.

  7. #7
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    Bonjour,

    Je ne pense pas qu'un cœur puisse être "arrêté" indépendamment des autres. Par contre, lorsque le CPU n'a rien à faire, il rentre en "veille" par le changement de son état "C-State" (Intel) (explication en anglais).
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    Qui connaît l'erreur, connaît la solution.

  8. #8
    Responsable Systèmes


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    Je ne pense pas qu'un cœur puisse être "arrêté" indépendamment des autres
    Par contre, il est peut-être possible sur une carte mère multi-procsseur qu'un CPU ne démarre pas tant qu'il ne reçoit pas de signal de l'APIC, mais je ne sais pas comment c'est conçu.
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  9. #9
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    Si je comprends bien pour la question posé, ce qui s'applique au multi-processeur s'applique au multi-cœur, à la différence que pour le multi-cœur tout tient sur une seul die?

  10. #10
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    Citation Envoyé par baragouine Voir le message
    Si je comprends bien pour la question posé, ce qui s'applique au multi-processeur s'applique au multi-cœur, à la différence que pour le multi-cœur tout tient sur une seul die?
    À 2 différences majeures près

    Effectivement , que ce soit les processeurs multi-cores ou les systèmes multiprocesseur, on peut voir cela comme plusieurs (1 processeur/ core avec sa mémoire) qui sont reliés à de la mémoire (cache/ centrale).
    Différentes stratégies de connexion sont utilisées (bus général, bus privé, bus qui relie une grappe, ...), mais schématiquement c'est équivalent

    Mais les grosses différences sont :
    • la distance. Dans un processeur multi-cores toute la communication est instantanée. De souvenirs , lorsque les processeurs multi-cores sont arrivés, Linux avait repris une gestion système multiprocesseur. Mais au final, ce n'était pas efficace et il a été obligé de la revoir.
    • la quantité de mémoire centrale (MC). Les cores se partageront toujours la MC (dans 1 sens, c'est juste un processeur). À l'inverse avec les systèmes multiprocesseur et en particulier NUMA, chaque processeur à sa MC. Avec les systèmes multiprocesseur, on peut réellement avoir l'impression d'avoir plusieurs machines avec 1 processeur.

  11. #11
    Responsable Systèmes


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    En complément de la réponse de Foetus, je rajouterais qu’au niveau OS et ordonnanceur, celui-ci voit des processeurs. Je ne sais pas si les ordonnanceurs sont suffisamment évolués pour être capable de choisir le die "le plus près".
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  12. #12
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    Avec les systèmes multiprocesseur, on peut réellement avoir l'impression d'avoir plusieurs machines avec 1 processeur.
    Je n'ai pas bien compris ce point.

  13. #13
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    Citation Envoyé par baragouine Voir le message
    Je n'ai pas bien compris ce point.
    Simple tu as un système avec plusieurs processeurs.

    Mais tu peux allouer des tâches lourdes à un processeur spécifiquement (*) : par exemple, un processeur qui fait de l'encodage 4K x265 et sur 1 autre processeur un gros serveur avec une base de données.
    Et donc c'est comme si tu avais 1 ordinateur spécial encodage, et 1 ordinateur spécial serveur.

    Parce qu'il ne faut oublier que seuls les processeurs Intel Xeon peuvent être utilisés dans un système multiprocesseur (Intel bloque tous les autres, sans parler de la mémoire ECC ... et pour AMD je ne sais pas )
    Et les Xeon sont aussi des processeurs multi-cores avec [nettement] plus de cores (8, 10, 14, 16, 18, 22, 24).
    De plus, dans une architecture NUMA, chaque processeur a sa propre mémoire centrale. Mais on parle de 32Go, 64Go, 128Go voire plus pour chaque processeur.

    Et donc , qu'au delà de leur "faire manger énormément de processus", c'est aussi très intéressant de pouvoir les isoler 1 à 1.


    * : je parlais dans mon premier message d'un logiciel

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