Исследование и разработка методов высокоскоростного внутрикластерного обмена

• Автор: Логунов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ основных принципов информационного обмена

внутри вычислительных систем

1.1 Построение современных высокопроизводительных вычислительных систем. Кластерный подход . . . .

1.2 Реализация коммуникационной среды для построения ВС кластерного типа

1.3 Построение ВС на основе стандартного интерфейса I .

1.4 Особенности построения ВС на основе коммуникационной среды I .

1.5 сеть связи ВМ систем кластерного типа .

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. Разработка методов высокоскоростного
внутри кластерного обмена v
2.1 Структура ВС кластерного типа.
2.2 Особенности возможного использования для
выбранной кластерной структуры
2.3 Организация обмена по протоколу 1
2.4 Организация обмена по протоколу 2
2.5 Определение времени коммутации и скорости передачи информации в различных
режимах обмена.
2.6 Сравнительный анализ эффективности использования методов высокоскоростного внутрикластерного обмена .
2.7 Оценка качества функционирования системы .
ГЛАВА 3. Реализация методов высокоскоростного
внутрикластерного обмена
3.1 Описание варианта функциональной схемы
адаптера РС.
3.2 Описание варианта построения коммутатора и
его функциональной схемы.
3.3 Адаптеры РС. Алгоритм работы.
3.4 Алгоритм работы адаптера РС
в мультиплексном режиме
3.5 Алгоритм работы адаптера РС
в псевдомультиплексном режиме
3.6 Алгоритм работы коммутатора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В теоретических и экспериментальных исследованиях применяется аппарат теории ВС, теории вероятностей, теории массового обслуживания и математической статистики. В процессе разработки широко использовались методы логического анализа и сравнения, а также статистической обработки результатов исследования. Предложен подход для построения компактно сконструированных кластерных систем на базе устройства мультипроцессирования, отличающегося упрощённым протоколом обмена с полноразрядной параллельной передачей адреса и данных. Предложена структура высокопроизводительного устройства мультипроцессирования, обеспечивающего эффективное объединение узлов в рамках компактно сконструированного кластера. Предложены и реализованы протоколы внутрикластерного обмена, обеспечивающие многорежимный высокоскоростной обмен. Предложены и реализованы методы высокоскоростного параллельного межмодульного информационного обмена внутри ВС кластерного типа. Результаты исследований и разработок позволяют решить практический вопрос создания компактно сконструированных ВС кластерного типа с высокими скоростями межмодульного информационного обмена для эффективного использования в качестве систем управления реальными физическими объектами, в информационнопоисковых системах, в системах поддержки принятия решений и др. Диссертационная работа в целом и отдельные е? Радиоэлектроника, электротехника и энергетика” в Московском энергетическом институте (техническом университете) 5 1 - 2 марта года, на семинарах “Массовые параллельные системы и вычисления” в “Производственной организации Вычислительной техники и средств автоматизации”, а также в войсковой части № 5. Вычислительной техники МИРЭА (ТУ). Предложенные в работе методы и протоколы внутри кластерного обмена, а также разработанные функциональные схемы и алгоритмы работы адаптеров и коммутатора устройства мультипроцессирования были использованы при реализации ВС кластерного типа в ЗАО “Производственная организация Вычислительной техники и средств автоматизации”, а также при проведении НИОКР в войсковой части №5, что подтверждено соответствующими актами о внедрении. Материалы, отражающие основное содержание исследований и разработок изложены в 5 научных работах, а также в авторском свидетельстве. Глава 1: АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА ВНУТРИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. Построение современных высокопроизводительных вычислительных систем. Кластерный подход. SIMD (single instruction - multiple data) - “один поток команд -много потоков данных” - команды выдаются одним управляющим процессором, а выполняются одновременно на всех обрабатывающих процессорах над локальными данными этих процессоров. Системы этого класса лучше всего приспособлены для решения задач, характеризующихся параллелизмом независимых объектов или параллелизмом данных. MIMD (multiple instruction - multiple data) - “много потоков команд - много потоков данных” - совокупность компьютеров, работающих по своим программам и со своими исходными данными. ВС данного класса являются наиболее универсальными в отношении класса решаемых задач. Поэтому они наиболее перспективны. Для построения современных высокопроизводительных ВС класса МПУЮ нередко используется кластерный подход. Это направление широко использует симметричные мультипроцессоры как системообразующие вычислительные узлы (например, персональные компьютеры или материнские платы). В настоящее время для образования кластерных систем используются либо специализированные средства (например, MEMORY CHANNEL фирмы DEC [2], MYRINET фирмы MYRICOM [3], реализация стандарта SCI фирмы DOLPHIN INTERCONNECT SOLUTIONS [4]), либо универсальные локальные и глобальные сети, такие как Ethernet (Fast Ethernet) [5], FDD! Fiber Distributed Data Interface) [6], и другие сети, например, с протоколами TCP/IP (Transmission Control Protocol) [7], NetBEUI или IPX/3-'X [8], либо дисковые массивы с высокоскоростными широкими двоимы ми (Wide/Fast) и квадро PCI SCSI контроллерами. Размер кластера варьируется от нескольких узлов до нескольких десятков модулей.