Da eine NUMA-Architektur ein einziges System-Image liefert, kann sie ein Betriebssystem oft ohne besondere Optimierungen ausführen.
Die hohe Latenz von Remotespeicherzugriffen kann dazu führen, dass die Auslastung der Prozessoren zu niedrig ist und diese konstant auf Daten warten, die auf den lokalen Knoten übertragen werden sollen. Die NUMA-Verbindung kann zu einem Engpass für Anwendungen mit einem hohen Bedarf an Arbeitsspeicherbandbreite werden.
Außerdem kann die Leistung solcher Systeme in hohem Maße variieren. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich der Arbeitsspeicher einer Anwendung lokal auf einer Benchmark-Ausführung befindet und bei einer nachfolgende Ausführung der gesamte Arbeitsspeicher auf einem Remoteknoten platziert wird. Dieses Phänomen kann die Kapazitätsplanung erschweren.
Einige High-End-UNIX-Systeme unterstützen NUMA-Optimierungen in ihren Kompilierprogrammen und Programmbibliotheken. Aufgrund dieser Unterstützung müssen Softwareentwickler ihre Programme für eine optimale Leistung abstimmen und neu kompilieren. Die Optimierungen für ein bestimmtes System funktionieren nicht unbedingt auch in Verbindung mit der nächsten Generation dieses Systems. Andere Systeme sehen vor, dass ein Administrator explizit entscheidet, auf welchem Knoten eine bestimmte Anwendung ausgeführt werden soll. Während dieser Ansatz für bestimmte Anwendungen durchaus annehmbar ist, die einen 100 % lokalen Arbeitsspeicher erfordern, kann er bei variablen Arbeitslasten zu einer administrativen Herausforderung werden und zu einem Ungleichgewicht zwischen einzelnen Knoten führen.
Im Idealfall bietet die Systemsoftware eine transparente NUMA-Unterstützung, damit die Anwendungen unmittelbar und ohne Änderungen davon profitieren können. Das System sollte die Verwendung des lokalen Arbeitsspeichers maximieren und die Programme intelligent planen, ohne dass hierfür ein permanenter Eingriff durch den Administrator erforderlich ist. Schließlich muss das System problemlos auf geänderte Bedingungen ohne Beeinträchtigungen von Gleichgewicht oder Leistung reagieren.
