Механизм когерентности обобщенного кольцевого гиперкуба с непосредственными связями (kursovik)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования Российской Федерации

Марийский государственный технический университет



Факультет ФИВТ

Кафедра ИВС





Механизм когерентности обобщенного кольцевого гиперкуба с непосредственными связями


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


к курсовой работе по дисциплине


ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.





Выполнил:

студент группы ВМ-42 Трохимец Г.М.

(дата) (подпись)

Проверил: к.т.н., доцент Власов А.А.

(дата) (подпись)




Оценка:





г. Йошкар-Ола

2002г.

Аннотация

В данной работе были рассмотрены механизмы поддержания когерентности в многопроцессорной ВС. Также рассмотрена коммутационная структура типа обобщенного кольцевого гиперкуба, к которой был подобран свой механизм когерентности.





















































Оглавление

Введение 4

Техническое задание 5

1. Общая часть 6

1.1. Механизмы поддержания когерентности 6

1.2. Механизмы неявной реализации когерентности 7

1.2.1. Однопроцессорный подход 8

1.2.2. Многопроцессорный подход 10

1.2.2.1. Сосредоточенная память 10

1.2.2.2. Физически распределенная память 12

1.3. КС типа обобщенного кольцевого гиперкуба 15

1.3.1. Расчет основных параметров 16

2. Алгоритмы механизма когерентности для обобщенного кольцевого гиперкуба 17

2.1 Операция чтения 17

2.2 Операция записи 19

Заключение 20

Список литературы 21













Введение


Многопроцессорную ВС можно рассматривать как совокупность про­цессоров, подсоединенных к многоуровневой иерархической памяти. При таком представлении коммуникационная среда, объединяющая процес­соры и блоки памяти, составляет неотъемлемую часть иерархической памяти. Структурно-технические параметры коммуникационной среды определяют характеристики многоуровневой памяти.

В многопроцессорной ВС для каждого элемента данных должна быть обеспечена когерентность (согласованность, одинаковость) его копий, обрабатываемых разными процессорами и размещенных в разных блоках иерархической памяти. Механизмы реализации когерентности могут быть как явными, так и неявными для прикладного программиста.

Проблема о которой идет речь, возникает из-за того, что значение элемента данных в памяти, хранящееся в двух разных процессорах, доступно этим процессорам только через их индивидуальные кеши.

Современная технологическая база СБИС позволяет создавать вычислительные системы, содержащие в своем составе миллионы процессорных элементов (ПЭ). Препятствием на пути создания таких систем являются проблемы, связанные с организацией управления и обменов данными при решении задач широкого класса. При этом основная сложность заключается в организации коммутационной структуры с высокой степенью регулярности и высокой пропускной способностью при сравнительно небольших аппаратных затратах.

Известные коммутационные структуры не в полной мере отвечают этим требованиям. Все коммутационные структуры можно разделить на две большие группы: КС с непосредственными связями и КС с магистральными связями. Мы рассматриваем первую группу - КС с непосредственными связями. В частности КС обобщенного кольцевого гиперкуба.

Техническое задание


  1. Изучить механизмы поддержания когерентности.

  2. Рассмотреть КС типа обобщенный кольцевой гиперкуб.

  3. Составить алгоритм механизма когерентности КС типа обобщенный кольцевой гиперкуб с непосредственными связями.


























1. Общая часть


    1. Механизмы поддержания когерентности


Механизмы реализации когерентности могут быть как явными, так и неявными для прикладного программиста.

При таком рассмотрении архитектуры ВС можно классифицировать по способу размещения данных в иерархической памяти и способу дос­тупа к этим данным.

Явное размещение данных; явное указание доступа к данным. Програм­мист явно задает действия по поддержке когерентности памяти посред­ством передачи данных, программируемой с использованием специаль­ных команд "послать" (send) и "принять" (receive). Каждый процессор имеет свое собственное адресное пространство (память ВС распределе­на), а согласованность элементов данных выполняется путем установле­ния соответствия между областью памяти, предназначенной для пере­дачи командой send, и областью памяти, предназначенной для приема данных командой receive, в другом блоке памяти.

Неявное размещение данных; неявное указание доступа к данным. В ВС с разделяемой памятью механизм реализации когерентности прозрачен для прикладного программиста, и в программах отсутствуют какие-либо дру­гие команды обращения к памяти, кроме команд "чтение" (load) и "за­пись" (store). Используется единое физическое пространство или виртуальный адрес­. Архитектура ВС с разделяемой памятью имеет много привлекательных черт:

• однородность адресного пространства памяти, позволяющая при создании приложений не учитывать временные соотношения между об­ращениями к разным блокам иерархической памяти;

• создание приложений в привычных программных средах;

• легкое масштабирование приложений для исполнения на разном числе процессоров и разных ресурсах памяти.

Неявное размещение данных как страниц памяти; явное указание досту­па к данным. В этой архитектуре используется разделяемое множество страниц памяти, которые размещаются на внешних устройствах. При явном запросе страницы автоматически обеспечивается когерентность путем пересылки уже запрошенных ранее страниц не из внешней памя­ти, а из памяти модулей, имеющих эти страницы.

Явное размещение данных с указанием разделяемых модулями страниц; неявное указание доступа к данным посредством команд load, store.

Существует технология MEMORY CHANNEL эффективной организации кластерных систем на базе модели разделяемой памяти. Суть технологии заключается в следую­щем. В каждом компьютере кластера предполагается организация памяти на основе механизма виртуальной адресации. Адрес при этом состоит из двух частей: группы битов, служащих для определения номера страни­цы, и собственно адреса внутри страницы. В каждом компьютере в ходе инициализации выделяется предписанное, возможно разное, вплоть до полного отсутствия, количество физических страниц памяти, разделяе­мых этим компьютером с другими компьютерами кластера.

После установления во всех компьютерах отображения страниц па­мяти, доступ к удаленным памятям выполняется посредством обычных команд чтения (load) и записи (store) как к обычным страницам вирту­альной памяти без обращений к операционной системе или библиоте­кам времени исполнения.


1.2. Механизмы неявной реализации когерентности


Современные микропроцессоры имеют один или несколько уровней внутрикристальной кэш-памяти. Поэтому интерфейс микропроцессоров с необходимостью включает механизм организации когерентности внут­рикристальной кэш-памяти и внекристальной памяти. Внекристальная память может также быть многоуровневой: состоять из кэш-памяти и основной памяти.

Реализация механизма когерентности в ВС с разделяемой памятью требует аппаратурно-временных затрат. Причем уменьшить временную составляющую затрат можно за счет увеличения аппаратурной состав­ляющей и наоборот. Уменьшение временной составляющей требует соз­дания специализированной аппаратуры реализации когерентности. Умень­шение аппаратурной составляющей предусматривает некоторый мини­мум аппаратных средств, на которых осуществляется программная реа­лизация механизма когерентности.


1.2.1. Однопроцессорный подход


Создание иерархической многоуровневой памяти, пересылающей блоки программ и данных между уровнями памяти за время, пока пред­шествующие блоки обрабатываются процессором, позволяет существенно сократить простои процессора в ожидании данных. При этом эффект уменьшения времени доступа в память будет тем больше, чем больше время обработки данных в буферной памяти по сравнению с временем пересылки между буферной и основной памятями. Это достигается при локальности обрабатываемых данных, когда процессор многократно ис­пользует одни и те же данные для выработки некоторого результата.

В связи с тем, что локально обрабатываемые данные могут возникать в динамике вычислений и не быть сконцентрированными в одной об­ласти при статическом размещении в основной памяти, буферную па­мять организуют как ассоциативную, в которой данные содержатся в совокупности с их адресом в основной памяти. Такая буферная память получила название кэш-памяти. Кэш-память позволяет гибко согласо­вывать структуры данных, требуемые в динамике вычислений, со стати­ческими структурами данных основной памяти.


Случайные файлы

Файл
24607-1.rtf
48479.rtf
~1.DOC
153288.rtf
178055.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.