n  количество процессоров (однопроцессорные и многопроцессорные ядра);

n  количество установленной памяти (до 4 Гб, свыше 4 Гб);

n  тип контроллера прерываний (APIC- и PIC-ядра);

n  тип корневого перечислителя (ACPI- и не ACPI-ядра).

Очевидно, что ядро должно быть совместимо с целевым процессором на уровне двоичного кода и работать в наиболее естественном для него режиме (64-разрядный процессор, поддерживающий архитектуру IA32, сможет работать и со стандартным 32-разрядным ядром, но разумным такое решение не назовешь). Данная статья обсуждает вопросы оценки сравнительной производительности ядер в рамках одной аппаратной платформы, и тема выбора процессора здесь не затрагивается.

Многопроцессорные ядра отличаются от монопроцессорных прежде всего тем, что они «видят» все установленные процессоры и умеют с ними взаимодействовать, возлагая эту задачу на специальный драйвер, встроенный в HAL. Также в них кардинально переработаны механизмы синхронизации. Если в монопроцессорных ядрах для предотвращения прерывания критичного участка кода достаточно всего лишь подтянуть IRQL к верхнему уровню или заблокировать прерывания командной CLI, то в многопроцессорных ядрах такая стратегия уже не срабатывает – ведь на всех остальных процессорах прерывания разрешены – и приходится прибегать к спинлокам (от английского spin lock – взаимоблокировка).

Для защиты участка кода от вмешательства извне система взводит специальный флаг, складывая поступающие запросы в специальную очередь. Естественно, это требует некоторого количества процессорного времени, что негативно сказывается на производительности, но другого выхода у нас нет. Значительно усложняется и схема диспетчеризации прерываний, ведь теперь один набор IRQ приходится делить между несколькими процессорами, а таблицы обработчиков аппаратных/программных прерываний поддерживать в согласованном состоянии. Изменения коснулись и планировщика, а точнее самой стратегии планирования потоков, которая может быть реализована как по симметричной, так и по асимметричной схеме. Симметричные ядра (а их большинство) допускают выполнение каждого из потоков на любом свободном процессоре, асимметричные же жестко закрепляют системные потоки за одним из процессоров, выполняя пользовательские потоки на всех остальных. Асимметричные ядра не входят в стандартный комплект поставки Windows NT и обычно предоставляются поставщиками соответствующего оборудования. Асимметричные ядра несколько менее производительны, чем симметричные (один из процессоров большую часть своего времени простаивает), однако их намного сложнее «затормозить», и сколько бы прожорливых потоков ни запустил злобный хакер, администратор всегда может обезоружить их, ведь системные потоки выполняются на отдельном процессоре! Многопроцессорные ядра следует использовать только на многопроцессорных системах, в противном случае мы значительно проиграем в производительности, причем многопроцессорные материнские платы с одним процессором на борту требуют специального унипроцессорного ядра (uniprocessor kernel), а работоспособность однопроцессорных ядер в такой конфигурации никем не гарантирована (хотя обычно они все-таки работают) (рис. 2).