ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORASaicitel.files.wordpress.com/2013/03/osd_clase6.pdf · grupos de computadoras muy grandes ! Ejemplo de esta arquitectura es la Supercomputadora ASCI White

ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS

DRA. LETICIA FLORES PULIDO

Alternativas de links directos entre computadoras individuales

¤  INTERRUPTORES DE BARRA CRUZADA

¤  REDES DE ÁRBOL

¤  REDES DE INTERCONEXIÓN MULTI-ETAPA

Dra. Leticia Flores Pulido / DCSCE / Primavera 2013

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Interruptores de Barra cruzada

¤  Proporcionan conexiones exhaustivas utilizando un interruptor para cada conexión

¤  Se emplea en casos de memoria compartida para el envío de mensajes con la finalidad de conectar a los procesadores con memorias alternativas

¤  Son sistemas con un alto nivel de desempeño

¤  Un sistema de este tipo se construyó en 1970 (Wilkinson y Abachi, 1983)


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Interruptores de Barra cruzada


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Procesadores

Memorias

Interruptores

Redes de Árbol ¤  Es otro tipo de

configuración tipo interruptor la cual utiliza un árbol binario


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Raíz Links

Procesadores

Elementos de Interruptor

Redes de Árbol

¤  La arquitectura es de un árbol binario completo, debido a que el nivel de cada hoja está completamente lleno

¤  La altura del árbol es el número de ligas a partir del nodo raíz y hasta los nodos hoja

¤  Un aspecto clave de la estructura es que la altura es de tipo logarítmico

¤  Existen log2p niveles de interruptores con p procesadores (hojas)


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Redes de Árbol

¤  Bajo patrones de requerimiento uniformes, las peticiones no generan cuellos de botella

¤  Los nodos a partir del nodo raíz y el número de procesadores, pueden crecer de manera exponencial

¤  Un ejemplo de este tipo se computadoras se diseñó con 3 inteconexiones se lama la computadora CM5 (Thinking Mahine’s Connection), la cual utiliza una conexión cuadruple para cada nodo en 2005.


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Redes de Árbol

¤  Otro Ejemplo es la Red Cuádruple QsNet


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Redes de Árbol

¤  Mide 7.5 por 7.5 milímetros

¤  6 millones de transistores

¤  Ocupa menos de 4W

¤  Está encapsulado en un grid de 612


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Redes de interconexión Multi-Etapa

¤  Cubre una multitud de configuraciones

¤  Tiene un número de niveles específico de interruptores

¤  Cada nivel de interruptores se interconecta entre sí

¤  Los caminos son de forma simétrica, de manera que sea posible ir de un lado a otro de la red.

¤  Un ejemplo de este, es la Red Omega


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¤  Contiene 8 entradas y 8 salidas

¤  Las conexiones de los elementos de cruce son de 2X2

¤  Para el ruteo de envío de mensajes se hace uso de los códigos de dirección binarios

¤  Se requiere una señal de control para elegir entre el nodo superior o inferior


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¤  0 superior, 1 para inferior

¤  Se desarrollaron para comunicaciones telefónicas

¤  Actualmente se usan ocasionalmente para conexión de grupos de computadoras muy grandes

¤  Ejemplo de esta arquitectura es la Supercomputadora ASCI White (Duato, Yalamanchilli, y Ni (1997)


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Métodos de Comunicación

¤  La situación ideal es pasar un mensaje de un nodo a otro

¤  Pero en estas arquitecturas, el ruteo es necesario

¤  Estos tipos de ruteo se dividen en dos maneras:

¤  POR CIRCUITO DE INTERRUPTOR

¤  POR PAQUETE DE INTERRUPTOR


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¤  Los nodos incluidos en la ruta del envío del mensaje son reservados hasta que el mensaje llega a su destino final

¤  Un ejemplo claro de este tipo de mensajes, es el de una llamada telefónica

¤  Estos métodos de comunicación o de ruteo lo vemos claramente en el ejemplo del Hipercubo


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¤  En el método de comunicación de interruptores, siempre se divide el mensaje en paquetes

¤  Y como es común, se incluye la dirección y el destino del mensaje

¤  Existe un tamaño máximo de mensaje, por ejemplo limitado al número de bytes, dependiendo del sistema


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¤  Pero si el mensaje rebasa el tamaño máximo, este es dividido en paquetes para su envío

¤  Se hace uso de los buffers dentro de la red y de las interconexiones

¤  Un ejemplo de esto es el envío de correos electrónicos

¤  Un mensaje es dividido en partes y se envía de manera paralela por medio del sistema de ruteo.


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¤  Cada Red de interconexión contiene un algoritmo de ruteo

¤  Dichos algoritmos pueden adaptarse e introducir modificaciones en dichas rutas

¤  Dichos algoritmos pueden ser de dos tipos: ¤  DEADLOCK (punto muerto)

¤  LIVELOCK (bloqueo activo)


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¤  LIVELOCK (bloqueo activo): cuando un paquete está aún dentro de la red, pero no ha llegado a su destino

¤  DEADLOCK (punto muerto): cuando un paquete fue bloqueado por otro y no le es posible llegar a su destino ¤  Existe una solución matemática para el DEADLOCK

¤  Existen alternativas de hardware las cuales colocan canales virtuales de comunicación cada uno con buffers separados, especialmente para esta clase de mensajes


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Memoria Compartida Distribuida

¤  El paradigma de envío de mensajes no es muy atractivo para los programadores cuando se comparte memoria

¤  La depuración se complica al momento de programar

¤  Los datos no pueden ser compartidos, deben ser copiados

¤  Esto requiere cierta sincronización lo cual ayuda a incrementar el tiempo de ejecución del desempeño de un sistema


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