39. Линии связи. Классификация и топология сетей. Коммуникационные сети. Коммутация. Методы коммутации. Планирование. Производительность. Метрика аппаратного обеспечения.

Коммуникационные сети

Топология сети межсоединений определяет, как расположены каналы связи и коммутаторы (это может быть кольцо, решетка, дерево и т.д.). Топологии изображают в виде графов, в которых дуги (ребра) – каналы связи, вершины (узлы) – коммутаторы. Степень вершины – это коэффициент разветвления.

Расстояние между двумя вершинами – число ребер (дуг) которые нужно пройти, чтобы попасть из одной вершины в другую. Диаметр графа – максимальное расстояние между двумя вершинами. Диаметр сети соединений определяет самую большую задержку при передаче пакетов от одного процессора к другому или от процессора к памяти. Пропускная способность сети межсоединений – количество данных, которое она может передать в секунду. Бисекционная пропускная способность – минимальная из всех возможных пропускная способность (минимальный разрез сети). Сети межсоединений можно характеризовать по их размерности. Размерность определяется по числу возможных вариантов перехода.

Коммутация

Коммутация каналов – перед тем, как послать пакет, весь путь от начала до конца резервируется заранее. Все порты и буферы затребованы заранее и поэтому биты на полной скорости перемещаются от источника к потребителю.

Коммутация с промежуточным хранением – здесь не требуется предварительного резервирования. Из исходного пункта посылается целый пакет к первому коммутатору, где он хранится целиком. Затем он передается следующему коммутатору и так до тех пор, пока не прибудет к месту назначения. Коммутаторы с промежуточным хранением должны отправлять пакеты в буфер.

Планирование

Чтобы система COW могла обрабатывать запросы от нескольких пользователей, каждому из которых нужно несколько процессоров, этой системе необходим планировщик заданий.

Рассмотрим самую простую систему планирования. Должно быть известно, сколько процессоров нужно для каждой работы (задачи). Тогда задачи выстраиваются в порядке FIFO (рис. 16.25 а). Когда первая задача начала выполняться происходит проверка, есть ли достаточное количество процессоров для выполнения следующей задачи.

В более сложном алгоритме, задачи, которые не могут быть приняты к выполнению пропускаются, и берется первая задача, для выполнения которой достаточно ресурсов. Всякий раз, когда задача завершается очередь просматривается с первой задачи.

Производительность

Цель создания компьютера параллельного действия – сделать так, чтобы он работал быстрее, чем однопроцессорная машина. Если цель не достигнута – нет смысла создавать такой компьютер. Кроме того, эта цель должна быть достигнута при минимальных затратах. Рассмотрим некоторые вопросы производительности, связанные с созданием архитектур параллельных компьютеров.

Метрика аппаратного обеспечения

Полное время ожидания – это время, которое требуется на то, чтобы процессор отправил пакет и получил ответ.

Для сетей с коммутацией каналов время ожидания складывается из времени установки соединения и времени передачи.

Суммарная пропускная способность – вычисляется путем суммирования пропускной способности всех каналов связи. Это число показывает максимальное число битов, которые можно передать сразу.

Средняя пропускная способность каждого процессора. Пропускная способность сети должна быть согласована с пропускной способностью процессоров.