8.1 Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
Существуют следующие абстрактные уровни связанности между собой процессорами:
Мультиплексорная. 2. Системная. 3. Кластерная. 4. Сетевая.
1
Пр
Пр
1
2
ОП
ОП
ОС
ОС
2
3
3
Сетевое
ПО
Сетевое
ПО
4
Пр+Пам = ядро мультипроцессорной системы, к которой могут быть подключены внешние устройства. На основе ядра и внешних устройств создаются кластеры. Если ОС разнородны (система является гетерогенной), то для организации связи требуется увеличение усилия, следовательно уровень абстракции значений возрастает.
4 – самый высокий уровень абстракции – когда отдельные системы мультипроцессоров объединяются на основе сетевых технологий.
Большое значение имеет решение следующих проблем:
Определение способов адресации пунктов назначения и пунктов отправления.
Выбор ширины шины, по которой передается информация (с возрастанием ширины возрастает пропускная способность, но возрастает и стоимость).
Частота тактирования шины при передаче данных.
Количество автономных путей передачи информации.
При создании высокопроизводительных комплексов исп. следующие типы соединений:
1.Дерево; 2. Шина; 3. Кольцо; 4. Решетка; 5. Конвейер; 6. Тороидальная матрица;
7. Структура “бабочка”; 8. Улучшенный вариант бабочки.; 9. Гиперкуб.
7,8 – преобразования Фурье, архитектура подобрана под задачу; 8 – большое число процессоров, большое число операций, сразу проводится 8 умножений, а не 4. 9 – нумерация вершин куба подчиняется правилу: номера соседних вершин должны отличаться только на единицу физического разряда. Следовательно, адрес будет состоять из меньшего числа разрядов.
Гиперкуб:
Одномерный путь передачи информации (отсутствует параллелизм передачи информации).
Дерево. Достоинства: возможность не только передачи информации, но и ее поиска
Недостатки: временная задержка при подключении узлов дерева
Шина. Недостатки: временные задержки при передаче информации, связанные с монополизацией шины на все время передачи информации.
Кольцо. Недостатки: низкая надежность, если нет дублирующего кольца (при разрыве вся система выходит из строя)
Решетка. Недостатки: при увеличении диаметра решетки (если брать дальние друг от друга узлы) уменьшается скорость
Конвейер. Недостатки: длит-сть фазы определяется самой медленной частью конвейера
Тороидальная матрица. Недостатки: сложность в орг-ии путей передачи информации.
*** Диаметр сети – наидлиннейший путь.
Параллелизм передачи информации: попытки создания высокоточных путей привели к созданию структур 7-9, где информация может передаваться одновременно параллельно по многим направлениям, следовательно возрастает производительность сети.
Матричные сети процессоров Н аибольшая степень связности = 4. На основе матричной сети процессоров можно строить различные конфигурации, которые будут наиболее эффективны для определенных типов решаемых задач. Матричную сеть можно рассматривать как набор линейных сетей процессоров, установленных одна над другой и взаимосвязанных. Поэтому каждую строку и каждый столбец можно рассматривать как линейку процессоров. Поэтому все алгоритмы, предназначенные для решения различных типов задач, можно использовать для решения тех е задач на матричных процессорах. Циклический сдвиг в матричной сети процессоров осуществляется одновременно в каждой строке и каждом столбце. Матричные сети используются для решения тех задач, которые связаны с выполнением полугрупповых операций. Кроме того, в матричной системе очень легко решается задача копирования данных по процессорам путем сдвига. Задача сортировки так же легко выполнима.