5. Методи комутацій

Важливим в організації роботи комутаційної мережі є метод перемикання, який визначає як повідомлення передаються від вузла-передавача до вузла-приймача. Передача здійснюється повідомленнями і пакетами. 

Виділяють три основних методи комутації в комутаційних мережах паралельних систем:

• комутація з проміжковим зберіганням (“зберігання- і передача” – Store-and-forward);

• комутація каналів;

• комутація віртуальних каналів.

В першому випадку повідомлення повністю приймається на проміжному вузлі і тільки після цього передається далі. Пересилка виконується як тільки звільнився черговий канал передачі, тоді повідомлення передається на наступний вузол. Буферизація вимагає додаткової пам’яті і затрат часу. Метод використовується тоді, коли час відклику не суттєвий.

При комутації каналів між джерелом і одержувачем повідомлення встановлюється неперервний зв'язок, після чого виконується передача даних. Комутуючий канал встановлюється тільки на час з’єднання . Приклад – телефонний зв'язок.

Зменшити затримки при передачі даних дозволяє метод віртуальних каналів. В цьому випадку пакети накопичуються в проміжних вузлах тільки тоді, коли недоступний черговий канал зв’язку. В іншому випадку пересилка виконується негайно і без буферизації.

Вправи і завдання до теми №5

1. Доведіть, що в комутаційній мережі типу Shuffle-Exchange треба виконати в найнесприятливішому випадку 2*log(n)-1 кроків, які забезпечать обмін даними між двома процесорними вузлами.

2. У чому полягає взаємозв'язок між дельта-мережею та мережею Shuffle-Exchange?

3. У чому полягає взаємозв'язок між гіперкубом та мережею типу РМ2І?

4. Знайдіть (приблизно) оптимальні значення для m та а в триступеневій мережі Клоса з N=16,384

5. Загальна кількість ліній зв'язку триступеневої мережі Клоса є майже оптимальною, якщо для групування m вибрати число . Доведіть це правило оптимізації.

6. Мережа Клоса лише за умови N > 24 економічно вигідніша, ніж перехресний шинний розподілювач. Доведіть справедливість цього твердження за допомогою правила і із завдання № 5.

7. Якими параметрами характеризується комутаційна мережа обчислювальної системи?

8. Наведіть приклад статичної топології комутаційної мережі. Охарактеризуйте її.

9. Наведіть приклад динамічної топології комутаційної мережі. Охарактеризуйте її.

10. Комутаційна решітка комп’ютера має розміри 3х4х5. Вкажіть безпосередніх сусідів вузла, який розміщений на вершині (на верхній грані, на ребрі).

11. Чому спільну шину не використовують для об’єднання великої кількості процесорів?

12. Відомо, що алгоритм добре відображається на топологію ”кільце”. Чи можна гарантувати його хороше відображення на топологію ”гіперкуб”? Відповідь обгрунтуйте.

Тема №6 Основні класи сучасних паралельних комп'ютерів

Питання:

1. Вступ.

2. Масивно-паралельні системи.

3. Симетричні мультипроцесорні системи.

4. Системи з неоднорідним доступом до пам’яті.

5. Паралельні векторні процесори.

6. Кластерні системи.

Вправи і завдання до теми №6

1. Вступ. Основним параметром класифікації паралельних комп'ютерів є наявність спільної (SMP) чи розподіленої пам'яті (MPP). Щось середнє між SMP і MPP являють собою NUMA - архітектури, де пам'ять фізично розподілена, але на логічному рівні загальнодоступна. Кластерні системи є дешевшим варіантом MPP. За підтримкою команд обробки векторних даних говорять про векторно - конвеєрні процесори, які, у свою чергу можуть об’єднуватися в PVP - системи з використанням загальної чи розподіленої пам'яті. Усе більшу популярність дістають ідеї комбінування різних архітектур в одній системі і побудови неоднорідних систем.

При організації розподілених обчислень у глобальних мережах, наприклад, Інтернет говорять про мета - комп'ютери, які, строго кажучи, не є паралельними архітектурами.

Розглянемо основні типи комп'ютерів за такими ознаками: особливості архітектури,  приклади конкретних комп'ютерів,   перспективи масштабованості,  типові особливості побудови операційних систем,  найхарактерніша модель програмування.