Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем.
Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем. - раздел История, Краткая историческая справка В Самом Общем Смысле Архитектуру Компьютера Можно Определить Как Способ Соеди...
В самом общем смысле архитектуру компьютера можно определить как способ соединения компьютеров между собой, с памятью и с внешними устройствами. Реализация этого соединения может идти различными путями. Конкретная реализация такого рода соединений называется коммуникационной средой компьютера. Одна из самых простых реализаций – это использование общей шины, к которой подключаются как процессоры, так и память. Сама шина состоит из определенного числа линий связи, необходимых для передачи адресов, данных и управляющих сигналов между процессором и памятью. Этот способ реализован в SMP-системах. Основным недостатком таких систем, как было указано выше, является плохая масштабируемость. Увеличение, даже незначительное, числа устройств на шине вызывает заметные задержки при обмене с памятью и катастрофическое падение производительности системы в целом. Необходимы другие подходы для построения коммуникационной среды, и одним из них является разделение памяти на независимые модули и обеспечение возможности доступа разных процессоров к различным модулям одновременно посредством использования различного рода коммутаторов.
При этом возможны различные конфигурации получающихся систем связи. Так, в компьютерах семейства Cray T3D/T3E все процессоры были объединены специальными высокоскоростными каналами в трехмерный тор, в котором каждый вычислительный узел имел непосредственные связи с шестью соседями. В компьютерах IBM SP/2 взаимодействие процессоров происходит через иерархическую систему коммутаторов, также обеспечивающую возможность соединения каждого процессора с любым другим. Эти оригинальные уникальные решения значительно увеличивают цену компьютеров.
Гораздо более простым и дешевым оказалось использование связей на базе сетей Ethernet – методика, разработанная компанией Xerox. Первоначально использовалась обычная 10-мегабитная сеть, затем стали применять Fast Ethernet, а в последнее время иногда и Gigabit Ethernet. Но для Fast Ethernet характерна большая латентность (задержка в передаче данных), оцениваемая в 160-180 микросекунд, а Gigabit Ethernet отличается высокой стоимостью. Кроме того, он эффективен только при соединении точка–точка, при соединении нескольких узлов его эффективность резко падает, а при соединении более 5–6 узлов она не превосходит по производительности даже Fast Ethernet. Поэтому при создании многопроцессорных вычислительных систем часто предпочтение отдается технологиям SCI, Myrinet или Raceway.
Коммуникационные среды вычислительных систем (ВС) состоят из адаптеров вычислительных модулей (ВМ) и коммутаторов, обеспечивающих соединения между ними. Используются как простые коммутаторы, так и составные, компонуемые из набора простых. Простые коммутаторы могут соединять лишь малое число ВМ в силу физических ограничений, однако обеспечивают при этом минимальную задержку при установлении соединения. Составные коммутаторы, обычно строящиеся из простых в виде многокаскадных схем с помощью линий "точка-точка", преодолевают ограничение на малое количество соединений, однако увеличивают и задержки.
Краткая историческая справка.
История развития вычислительных машин и систем берет начало от концепции вычислительной машины фон Неймана. В качестве основных устройств универсальных ЭВМ были выделены: арифметико-логическое устр
Режим реального времени
В ряде применений вычислительных систем (напр. управление воздушным движением и т.п.) на обработку вводимых данных и выдачу результата накладываются жесткие временные ограничения, диктуемые темпом
Принципы упорядочивания ресурсов ВС методами теории расписаний.
Алгоритмы распределения времени центрального процессора (ЦП) определяют последовательность выполнения программ. Эти алгоритмы по своей структуре могут быть классифицированы на приоритетные, бесприо
Общая постановка задачи упорядочивания.
В общем случае штраф от того, что заявка на решение i-ой задачи реализуется на к- месте в очереди, т.е. после решения предыдущих к-1 задач, могут быть произвольной функцией места в очереди, длитель
Оптимизация распределения памяти по иерархическим уровням.
В современных ВС широко используются запоминающие устройства (ЗУ) различных типов. ЗУ различаются физическими принципами, а, главное, техническими и экономическими параметрами. Основными параметры
Управление замещением страниц в двухуровневой памяти.
Рассмотрим вопросы обмена информацией между первыми двумя наиболее быстродействующими уровнями памяти. Эти уровни будем будем называть основной памятью (ОП) и вспомогательной (ВП). Такой обмен хара
Модели поведения программ и критерии качества.
Для сравнения различных алгоритмов замещения необходимо указать способ задания последовательности обращений . Простейший способ заключается
Многомашинные комплексы.
Многомашинный вычислительный комплекс (ММВК)- это комплекс, включающий в себя две или более ЭВМ, связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на комплекс. Чаще всего основной ц
Многопроцессорные комплексы.
Многопроцессорный вычислительный комплекс (МПВК)- это комплекс, включающий в себя два или боле процессора, имеющих общую ОП, общие периферийные устройства и работающий под управлением единой операц
Типы структур МПВК.
Основные типы структурной организации МПВК следующие: с общей шиной, с перекрестной коммутацией, с многовходовой ОЗУ.
В системах с общей шиной (рисунок 5.3) все устройства соединяются межд
ВК на базе ЕС ЭВМ (IBM).
На базе Единой Системы ЭВМ (ЕСЭВМ) в СССР были построены
различные многомашинные комплексы.
Первым двухмашинным комплексом был ВК-1010, построенный на базе ЕС-1030. В этом комплек
ВК на базе СМ ЭВМ (DEC).
В Системе Малых ЭВМ (СМ ЭВМ) с одношинной структурой все устройства подключаются к единственной магистрали, по которой передается вся информация. Все устройства, входящие в состав ЭВМ используют ед
Кластерная архитектура.
Кластер представляет собой два или более компьютеров (часто называемых узлами), объединяемые при помощи сетевых технологий на базе шинной архитектуры или коммутатора и предстающие перед пользовател
Проблемы выполнения сети связи процессоров в кластерной системе.
Архитектура кластерной системы (способ соединения процессоров друг с другом) в большей степени определяет ее производительность, чем тип используемых в ней процессоров. Критическим параметром, влия
Простые коммутаторы.
Типы простых коммутаторов:
· с временным разделением;
· с пространственным разделением.
Достоинства: простота управления и высокое быстродействие.
Недостатки: ма
Составные коммутаторы.
Простые коммутаторы имеют ограничения на число входов и выходов, а также могут требовать большого количества оборудования при увеличении этого числа (в случае пространственных коммутаторов). Поэтом
Когерентный интерфейс SCI.
SCI (Scalable Coherent Interface) принят как стандарт в 1992 г. (ANSI/IEEE Std 1596-1992). Он предназначен для достижения высоких скоростей передачи с малым временем задержки и при этом обеспечивае
Коммуникационная среда MYRINET.
Сетевую технологию Myrinet представляет компания Myricom, которая впервые предложила свою коммуникационную технологию в 1994 году.
Технология Myrinet основана на использовании многопортовы
Конвейерные системы.
Теоретические основы конвейерных систем достаточно подробно рассмотрены в монографии [5], в соответствии с которой изложен материал этого раздела.
Основой конвейерных систем является конве
Управление и организация конвейеров.
Эффективное использование конвейера требует своевременной подачи на его вход исходных данных. Кроме того, нужно тщательно определить диспетчеризацию, то есть моменты времени, в которые любая входна
Статические конвейеры.
Статический конвейер – это такой конвейер, в котором на протяжении некоторого периода времени повторно вычисляется одна и та же функция, но с различными данными. Тогда производительность конвейера
Диаграмма состояний.
Цель стратегии управления состоит в том, чтобы определить, когда осуществлять новые инициации, не приводящие к столкновениям с прежними инициациями. Одним из методов выявления и представления такой
Генерирование таблиц занятости на основе циклов.
Ранее, был рассмотрен случай, когда на основе таблицы занятости выработалась оптимальные циклы инициаций. Здесь рассмотрим обратную задачу: как, отправляясь от цикла определить свойства таблицы зан
Конвейеры с динамической конфигурацией.
В конвейерах с динамической конфигурацией любая инициация может относиться к своей таблице занятости, что оказывает глубокое влияние на диспетчеризацию. Во-первых, могут быть моменты времени, когда
Функции управления в конвейерных системах.
Аппаратное управление инициациями.
Основная функция управления состоит в определении момента, когда может быть сделана новая инициация. Этот момент зависит как от свойств соответств
Матричные вычислительные системы.
Основой матричных систем является матричный процессор.
Матричный процессор представляет собой «матрицу», связанных элементарных идентичных процессоров, управляемых одним потоком команд (ри
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов