Метод, алгоритм и устройства отказоустойчивой широковещательной передачи пакетов на прямоугольную область приемников в матричных СБИС-мультикомпьютерах

• Автор: Аль-Ашвал Муджиб Мохаммед Яхья
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Оглавление
Введение.

1. Концепция отказоустойчивых матричных СБИСмультикомпьютеров

1.1. Особенности архитектуры однокристальных ММК

на примере СБИСсистем I.

1.2. Коммуникационные процессы в СБИСмультикомпьютерах

1.3. Концепция реконфигурируемых отказоустойчивых СБИСмультикомпьютеров

1.4. Алгоритмы и аппаратные средства управления широковещательной передачей пакетов в СБИСмультикомпьютерах
2. Метод управления отказоустойчивой широковещательной передачей пакетов на прямоугольную область приемников

в матричных СБИСмультикомпыотсрах.

2.1. Сущность разработанного метода

2.2. Топологическая структура коммуникационной среды СБИСмультикомпыотера.
2.3. Принципы задания маршрутов широковещательной передачи
пакетов и определения областей примников.
2.4. Структура и формат пакетов
2.5. Иллюстративный пример.
3. Алгоритм и коммуникационные устройства управления широковещательной передачей пакетов на прямоугольную область приемников
в матричных СБИСмультикомпьютерах.
3.1. Алгоритм управления широковещательной передачей пакетов.
3.2. Структурнофункциональная организация
коммуникационных устройств
3.3. Анализ функционирования разработанных устройств в составе коммуникационной среды СБИСмультикомпыотера
3.4. Оценка аппаратной сложности и избыточности предложенных схемных решений.
Выводы.
4. Исследование и сравнительная оценка разработанного метода
управления широковещательной передачей пакетов
4.1. Методика проведения сравнительной оценки.
4.2. Особенности архитектуры инструментальных программных средств
и разработанной имитационной модели
4.3. Оценка среднего времени передачи пакетов.
4.4. Оценка уровня потерь пакетов.
Заключение
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Листинги программ имитационного моделирования
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акты внедрения результатов диссертации
Введение
Актуальность


Дальнейшим развитием архитектуры TILE являются С БИС-системы TILE-Gx []. На год намечено начало производства СБИС-систем серии TILE-Gx в конфигурациях 4x4, 6x6, 8x8 (TILE-Gx , TILE-Gx, TILE-Gx), а в году планируется начать выпуск микросхем TlLE-GxlOO в конфигурации x процессорных модулей. Структурная организация СБИС-систсмы TILE-Gxl представлена на рис. Рис. СБИС-система TILE-GxlOO содержит 0 процессорных модулей, объединенных матричной коммутационной средой iMesh с конфигурацией x. Каждый ПМ включает процессорный элемент (ПЭ), кэш-память первого и второго уровней (кэш первого уровня разделен на кэш инструкций и данных), а также неблокирующий переключатель для подключения к среде iMesh. ПМ способен независимо работать под управлением автономной ОС или функционировать во взаимодействии с другими модулями под управлением мультипроцессорной ОС. В состав системы TILE-GxlOO интегрирован широкий набор контроллеров памяти и интерфейсов ввода-вывода. В их числе 4 контроллера синхронной динамической памяти DDR3 с рабочей частотой МГц, 3 контроллера PCI Express (PCIE), I2C, SPI, Flexible I/O, SGMII, Gigabit Ethernet (XAUI), отладочный интерфейс периферийного сканирования JTAG. Также СБИС TILE-GxlOO содержит встроенную аппаратуру шифрования и сжатия данных MiCA. Интересной особенностью системы TILE-GxlOO является поддержка технологии динамического распределенного кэша (Dynamic Distributed Cache - DDC), обеспечивающую когерентность кэш-памяти по всей матрице процессоров на аппаратном уровне. DDC позволяет использовать СБИС для реализации многопоточных приложений с разделяемой памятью, т. TILE-GxlOO в мощный ccNUMA-мультипроцессор. Кроме того, СБИС TILE-GxlOO поддерживает технологию TileDirect, позволяющую интерфейсным контроллерам осуществлять прямой доступ в кэш-память процессорных модулей. Функционирование мультикомпыотеров, в том числе и реализуемых в масштабах одной СБИС, связано с регулярным выполнением коммуникационных процессов []. К их числу относится межпроцессорный обмен данными, взаимодействие с периферийными устройствами, обмен данными с удаленной памятью, доступ к сетевому каналу и т. Её повышения можно достичь различными способами, например, совершенствованием коммуникационной подсистемы ММК и алгоритмов управления межмодульным взаимодействием [, ]. Практика эксплуатации коммерческих мультикомпыотеров показывает, что наибольшее влияние на их производительность оказывает скорость выполнения процедур межпроцессорного взаимодействия []. Состав основных процедур межпроцессорного взаимодействия описывается соответствующими стандартами, лежащими в основе программного интерфейса многопроцессорных систем. Для мультикомпыотеров таким стандартом является MPI - message passing interface []. MPI представляет собой библиотеку коммуникационных функций, предназначенных для поддержки согласованной работы совокупности параллельных процессов в терминах обмена сообщениями []. Каждому процессу присваивается номер - целое неотрицательное число, являющееся уникальным атрибутом процесса. Сообщения также характеризуются рядом атрибутов. К ним относятся номер процесса-отправителя, номер процесса-получателя и идентификатор сообщения. Для атрибугов определена структура MPI Status, содержащая три поля: MPI_Source (номер процесса отправителя), MPI_Tag (идентификатор сообщения), MPIJError (код ошибки); могут вводиться и добавочные поля. Идентификатор сообщения (msgtag) - атрибут сообщения, являющийся целым неотрицательным числом в диапазоне от 0 до 7. Процессы объединяются в группы (process group). Внутри каждой из них все процессы перенумерованы. Каждая группа идентифицируется так называемым коммуникатором. При выполнении межпроцессорных обменов следует указать коммуникатор группы, внутри которой производится обмен. Все процессы изначально содержатся в группе с предопределенным идентификатором MPI_COMMJWORLD, которая затем может быть разбита на произвольное число подгрупп (например, функцией MPI_Comm_split). При необходимости группы могут соединяться в группы большего размера.