Структури зв’язку між процесорами

Процесори та модулі пам'яті системи мають бути зв'язані через відповідні комутаційні структури, щоб утворити єдину загальну систему. Структура зв'язку обчислювальної системи має відповідати критеріям:

По-перше, забезпечувати високу коннективність, тобто гарантувати зв'язок між двома будь-якими елементами ОС без потреби переходу через проміжні пункти комутацій.

Крім цього, має забезпечуватись найбільша кількість одночасних зв'язків, щоб комутаційна мережа не обмежувала паралельну обробку інформації.

Проте об'єктивно існують різноманітні обмеження на реалізацію цих критеріїв:

1) кількість ліній зв'язку на один процесор не може збільшуватися безмежно;

2) ширина частотної смуги пропускання (швидкість передачі) комутаційної мережі має також фізичні обмеження.

Для паралельної системи з n процесорними елементами (ПЕ) можна визначити такі види витрат:

а) кількість зв'язків на один ПЕ (витрати на виготовлення системи);

б) дистанція між ПЕ (витрати під час експлуатації).

Як видно з наведених вище міркувань, кількість зв'язків на один процесор і дистанція, тобто найкоротша лінія зв'язку між двома заданими ПЕ, мають бути якомога меншими. Структура зв'язку має бути масштабованою, тобто малі мережі зв'язку мають збільшуватися завдяки доповненням.

Структури зв’язку поділяються на три великих класи:

• Шинні сітки.

• Сітки з комутаторами.

• Структури, що забезпечують зв'зок типу "пункт-пункт".

Шинні сітки

Один з найпростіших способів організації мультипроцесорних систем спирається на використання загальної шини (рис.2.1), до якої підключаються як процесори, так і пам'ять. Сама шина складається з якогось числа ліній, необхідних для передачі адрес, даних і управляючих сигналів між процесорами і пам'яттю. Щоб запобігти одночасному зверненню декількох процесорів до пам'яті, використовується та або інша схема арбітражу, що гарантує монопольне володіння шиною пристроєм, що захопив її.

Рис. 2.1. Шинна система

Тут кількість зв'язків на один ПЕ завжди дорівнює 1, тобто оптимальна.

Відстань між двома ПЕ такої зостається незмінною і дорівнює 2 (не 1, тому що кожний зв'язок має йти від ПЕ до шини і назад: ПЕ_і Þшина; Þ ПЕ_і).

Недоліки шини зумовлені тим, що в кожний момент може відбуватись одне з''єднання. Паралельне читання за однією й тією адресою модуля пам'яті можливе, однак запис - ні. Ні в якому разі процесори не можуть незалежно обмінюватися даними; паралельна обробка при обміні даними між процесорами неможлива.

Крім того, проблема таких систем полягає у тому, що навіть невелике збільшення числа пристроїв на шині (4—5) дуже швидко робить її вузьким місцем, що викликає значні затримки при обмінах з пам'яттю і катастрофічне падіння продуктивності системи в цілому. У зв’язку із сказаним шинні системи як засоби зв'язкув паралельних ЕОМ, в яких кількість процесорів перевищує десять, застосовуватись не можуть.

Поиск по сайту: