第1章-并行计算体系结构祥解.ppt

HiPPI 实例 ATM 是一种与介质无关的传输协议，采用53个字节的字长短数据单元（cell）进行传输 UNI-User-Network-Interfacce用户网络接口，用户端设备与ATM交换机之间的连接 ATM NNI-Network-Network-Interface网络网络接口，用于ATM交换设备之间的连接 缺陷：缺少通用的信元管理和网络协议，电信界和计算机界没有达成共识-缺少统一标准 ATM ATM vs OSI SCI 诱因：为了将由总线连接的共享存储器模式的SMP系统变成DSM模式的系统，需要引入一种接口标准 SCI可实现全双工点到点互连结构，具有 低延迟（1μs) 高带宽（8GBPS） 一致性Cache 作业 ①概述一种基于共享存储器的并行计算模型及其对应的典型的并行计算系统的结构模型和访存模型，并分析其优缺点； ②概述一种基于分布式存储器的并行计算模型及其对应的典型的并行计算系统的结构模型和访存模型，并分析其优缺点。 2. ①概述一种静态互联结构并分析其优缺点; ②概述一种动态互联结构，并分析其优缺点。 * * * * * 网络环境 总线 SAN LAN MAN WAN 总线 处理机总线 存储器总线 I/O总线 构建在母板或背板上，网距在2m之内 注意，这里连接的实际口是多机系统的各个部件，而不是多计算机系统。 SAN System Area Network 把不同的节点连成一个单一的多计算机系统 网距在3-25m。 注意，这是一个紧密耦合的多处理机或多计算机系统。 LAN Local Area Network 在一个建筑物或一个校园或一个企业内部形成的多计算机系统 网距25-500m。 MAN Metropolitan Area Network 覆盖整个城市的计算机网络 网距=25km。 WAN World Area Network 覆盖全球的计算机网络，将大量的Intra Net构建形成大的全球范围的Internet，可实现meta(i)计算 1.3.2 静态互连网络 定义 静态互连网络：处理单元之间有固定的连接，在程序执行期间，这种点到点的链接保持不变。 节点度：射入或者射出一个节点的边数称为节点度（Node Degree） 网络直径：两个节点之间的最大距离，即最大径数称为~（Network Diametre） 1.3.2 静态互连网络 对剖宽度：对分网络各半所必须移去的最小边数称为对剖宽度（Bisection Width） 对称网络：如果从任意节点上观看网络都是一样的，则称为对称网络（Symmetry Network） 1.3.2 静态互连网络 拓扑结构1（一维线性阵列） 只与左右近邻节点相连 N个节点用N-1条边 节点度为2 网络直径为N-1 对剖度为1 首尾连接时构成环（单向或双向） 1.3.2 静态互连网络 拓扑结构2 （四近邻连接） 1.3.2 静态互连网络 拓扑结构3（树形连接） 1.3.2 静态互连网络 实例 64个处理单元的Illiac IU型处理器 PU0 PU7 PU1 PU8 PI15 PU9 PU56 PU63 PU57 PU8 PU16 PU0 PU56 PU57 PU63 PU63 PU7 PU55 PU0 PU1 PU7 …… …… …… …… …… 1.3.2 静态互连网络 1.3.2 静态互连网络 PU9-PU45：PU9-PU1-PU57-PU56-PU48-PU47-PU46-PU45 或：PU9-PU1-PU57-PU49- PU48-PU47-PU46-PU45 对剖宽度2根下N=16（横向连接8根， 蛇形连接8根） 1.3.2 静态互连网络 拓扑结构4 （超立方连接） 1.3.2 静态互连网络 特性对照表 1.3.3 动态互连网络 什么是动态互连网络？ 动态互联网络：用开关单元构成的，可按应用程序要求动态地改变连接组态的网络（总线 交叉开关 多级互连） 总线：连接处理器 存储模块 I/O设备的一组导线和插座 本地总线，CPU板级上的总线 存储总线，存储器板级的总线 数据总线，I/O板级和通信板级的总线 系统总线，底板上的所有插入板间通信提供的通路 1.3.3 动态互连网络 总线之间的关系： 1.3.3 动态互连网络 交叉开关： 1.3.3 动态互连网络 交叉开关特点 交叉开关是一种单级交互网络 当端口数为n时，其开关量（复杂度)为n2 可在源目对之间提供动态链接，每个开关上的状态可由程序动态的控制 使用交叉开关的两个途径：交互处理机通信（COW）、交互处理机-存储器访问（SMP） 4*4 交叉开关 1.3.3 动态互连网络 多级互连网络 单级交叉开关级联 输入输出之间可动态