Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Технология Myrinet основана на использовании многопортовыхкоммутаторов при ограниченных несколькими метрами длинах связейузлов с портами коммутатора. Узлы в Myrinet соединяются друг сдругом через коммутатор (до 16 портов). Максимальная длина линийсвязи варьируется в зависимости от конкретной реализации.Как коммутируемая сеть, аналогичная по структуре сегментамEthernet, соединенным с помощью коммутаторов, Myrinet можетодновременно передавать несколько пакетов, каждый из которых идетсо скоростью, близкой к 2 Гбит/с. В отличие от некоммутированныхEthernet и FDDI сетей, которые разделяют общую среду передачи,совокупная пропускная способность сети Myrinet возрастает сувеличением количества машин.
На сегодняшний день Myrinet чащевсего используют как локальную сеть (LAN) сравнительно небольшогофизического размера, связывая вместе компьютеры внутри комнаты илиздания. Из-за своей высокой скорости, малого времени задержки,прямой коммутации и умеренной стоимости, Myrinet особеннопопулярен для объединения компьютеров в кластеры. Myrinet такжеиспользуется как системная сеть (System Area Network, SAN), котораяможет объединять компьютеры в кластер внутри стойки с той жепроизводительностью, но с более низкой стоимостью, чем Myrinet LAN.Пакеты Myrinet могут иметь любую длину.
Таким образом, они могутвключать в себя другие типы пакетов, включая IP пакеты. Соединениевычислительных узлов с адаптерами Myrinet в сеть происходит спомощью коммутаторов, которые имеют сейчас 4, 8, 12 или 16 портов. Вкоммутаторах используется передача пакетов путем установлениясоединения на время передачи, для маршрутизации сообщенийиспользуется алгоритм прокладки пути (wormhole, «чревоточина»).Коммутаторы,какисетевыеадаптеры,построенынаспециализированных микропроцессорах LANai фирмы Myricom.На физическом уровне линки Myrinet состоят из 9 проводников: 8битов предназначены для передачи информации, интерпретируемой взависимости от состояния девятого бита как байт данных илиуправляющий символ; при этом на каждом линке обеспечиваетсяуправление потоком и контроль ошибок. Среда Myrinet выгодноотличается от многих других сред передачи, в частности SCI, простотойконцепции и аппаратной реализации протоколов.
Она содержитограниченный набор средств управления трафиком, использующихприливно-отливный буфер, управляющие символы и таймерныеинтервалы. Myrinet является открытым стандартом, компания Myricomпредлагает широкий выбор сетевого оборудования по сравнительно208невысоким ценам. Технология Myrinet дает большие возможностимасштабирования сети и в настоящее время широко используется припостроении высокопроизводительных вычислительных кластеров.ПроизводителиоборудованияПоказателипроизводительностиПрограммнаяподдержкаКомментарииMyricomПиковая пропускная способность - 2 Gbit/sec,полный дуплекс.
Латентность - порядка 4 мксек.Драйвера для Linux (Alpha, x86, PowerPC,UltraSPARC), Windows NT (x86), Solaris (x86,UltraSPARC) и Tru64 UNIX. GM - интерфейспрограммирования на нижнем урове. ПакетыHPVM (включает MPI-FM, реализацию MPI дляMyrinet), BIP-MPI и др.Myrinetявляетсяоткрытымстандартом.Myricom предлагает широкий выбор сетевогооборудования по сравнительно невысокимценам. На физическом уровне поддерживаютсясетевые среды SAN (System Area Network), LAN(CL-2) и оптоволокно.
Технология Myrinet даетвысокие возможности масштабирования сети и внастоящее время очень широко используетсяприпостроениивысокопроизводительныхкластеров.Коммуникационная среда RacewayКоммуникационная среда Raceway обеспечивает пропускнуюспособность на уровне 1 Гбайт/с; среда передачи создается с помощьюкоммутатора фирмы Cypress и соответствующих сетевых адаптеров.Коммутатор имеет 6 портов, пропускная способность каждого портасоставляет 160 Мбайт/с. Порт состоит из 32 сигнальных линий данных и5 управляющих линий. При начале транзакции среда Racewayпредварительно устанавливает соединение, задержка в коммутаторе приустановлении соединения составляет примерно 125 нс.
Структурывычислительных систем, создаваемых при помощи Raceway, аналогичнытем, которые применяются в случае использования сети Myrinet иликоммутаторов и адаптеров SCI. Разница заключается в количествепортов коммутаторов, форматах передаваемых пакетов и в протоколах.Коммуникационная среда Raceway принята в качестве стандарта(ANSI/VINA 5-1994).209Коммуникационные среды на базе транспьютероподобныхпроцессоровТранспьютер – это слово, производное от слов транзистор икомпьютер.В настоящее время такие системы на используются и информацияо них представляет чисто исторический интерес.Транспьютер - это микроэлектронный прибор, объединяющий наодном кристалле микропроцессор, быструю память, интерфейс внешнейпамяти и каналы ввода-вывода (линки), предназначенные дляподключения аналогичных приборов. Прибор спроектирован такимобразом, чтобы максимально облегчить построение параллельныхвычислительных систем.
При соединении транспьютерных элементовмежду собой требуется минимальное число дополнительныхинтегральных схем. Связь между транспьютерами осуществляется путемнепосредственного соединения линка одного прибора с линком другого.Это позволяет создавать сети с различными топологиями с большимчислом элементов.Транспьютер представляет собой микропроцессор, в составкоторого входят:1. ЦПУ с сокращенным набором команд (RISC).2. 64-разрядный сопроцессор (FPU) плавающей арифметики с высокойпиковой производительностью, работающий параллельно с ЦПУ.3.
Внутрикристальное ОЗУ4. 32-разрядная шина памяти5. Четыре последовательных двунаправленных линии связи (Link),обеспечивающих взаимодействие транспьютера с внешним миром,работающих параллельно.6. Таймер.7. Системные управляющие сигналы Инициализация, Анализ, Ошибка,управляющие загрузкой и анализом состояния транспьютера,сигнализирующие об ошибках.8. Интерфейс внешних событий (Event), обеспечивающий асинхроннуюсвязь внутреннего процесса и внешнего события.Транспьютеры размещаются на транспьютерных модулях (TRAMили ТРАМ) - дочерних платах, содержащих транспьютер, ОЗУ,возможно, переключатели для выбора режимов, и интерфейс,включающий гнезда/штекеры питания, 4-х линий связи, линий внешнихсобытий и системных управляющих сигналов.
В зависимости от составаТРАМ может иметь разные физические размеры, которыестандартизованы и пронумерованы. Так наименьший по размеру ТРАМимеет номер 1, следующий - 2 и т.д.ТРАМы размещаются на объединительных платах, которые либонепосредственно включаются в некоторый компьютер, либо210соединенные вместе составляют сетевой компьютер. Объединительныеплаты, подключаемые к компьютеру (вычислительные транспьютерныеплаты) имеют два вида:1. Загружаемые по линии связи платы общего назначения, начальнаязагрузка которых осуществляется программой главного компьютера полинии связи, соединяющей главный компьютер и транспьютер(корневой транспьютер), специально выделенный для взаимодействия сглавным компьютером.2.
Загружаемые из ПЗУ платы, предназначенные для автономных,встроенных систем.Изначально транспьютьеры производила фирма Inmos. Внастоящее время ряд зарубежных фирм пошел по пути созданиятранспьютероподобных микропроцессоров, имеющих гораздо большуювычислительную мощность, чем транспьютер фирмы Inmos (например,фирма Texas Instruments выпустила сигнальный процессор TMS320C40 спроизводительностью 50 MFLOPS).Возникновениевысокопроизводительныхпараллельныхвычислительныхсистемнабазетранспьютеровитранспьютероподобных микропроцессоров в свое время потребовалосоздания новых эффективных операционных систем.Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных системКоммуникационные среды вычислительных систем (ВС) состоятиз адаптеров вычислительных модулей (ВМ) и коммутаторов,обеспечивающих соединения между ними.Используются как простые коммутаторы, так и составные,компонуемые из набора простых.
Простые коммутаторы могутсоединять лишь малое число ВМ в силу физических ограничений,однако обеспечивают при этом минимальную задержку приустановлении соединения. Составные коммутаторы, обычно строящиесяиз простых в виде многокаскадных схем с помощью линий «точкаточка», преодолевают ограничение на малое количество соединений,однако увеличивают и задержки.Простые коммутаторыТипы простых коммутаторов:— с временным разделением,— с пространственным разделением.Достоинства: простота управления и высокое быстродействие.Недостатки: малое количество входов и выходов.Примеры использования:211— простые коммутаторы с временным разделением используются всистемах SMP Power Challenge от SGI,— простые коммутаторы с пространственным разделением (Gigaplane)используются в семействе Sun Ultra Enterprise.Простые коммутаторы с временным разделениемПростые коммутаторы с временным разделением называютсятакже шинами или шинными структурами.
Все устройстваподключаются к общей информационной магистрали, используемой дляпередачи информации между ними (рис. __). Обычно шина являетсяпассивным элементом, управление передачами осуществляетсяпередающими и принимающими устройствами.Рис. 26. Общая схема шинной структурыПроцесс передачи выглядит следующим образом:Передающее устройство сначала получает доступ к шине, далеепытается установить контакт с устройством-адресатом и определить егоспособность к приему данных. Принимающее устройство распознаетсвой адрес на шине и отвечает на запрос передающего.
Далеепередающее устройство сообщает, какие действия должно произвестипринимающее устройство в ходе взаимодействия. После этогопроисходит передача данных.Так как шина является общим ресурсом, за доступ к которомусоревнуются подключенные к ней устройства, то необходимы методыуправления предоставлением доступа устройств к шине. Возможноиспользование центрального устройства для управления доступом кшине, однако это уменьшает масштабируемость и гибкость системы.Для разрешения конфликтов, возникающих при одновременномзапросе устройств на доступ к шине, используются различные приемы, вчастности:— назначениекаждомуустройствууникальногоприоритета(статического или динамического),— использование очереди запросов FIFO,212— выделение фиксированныхустройству.временныхинтерваловкаждомуАлгоритмы арбитражаСтатические приоритетыКаждое устройство в системе получает уникальный приоритет,при одновременном запросе нескольких устройств на передачу доступ кшине предоставляется устройству с наивысшим приоритетом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
