UMA-мультипроцессоры, использующие координатные коммутаторы

Даже при самом удачном кэшировании использование одной шины сводит масштаб UMA-мультипроцессора всего лишь к 16 или 32 центральным процессорам. Чтобы преодолеть этот барьер, нужен другой тип сети обмена данными.
Простейшая схема подключения n центральных процессоров к k модулям памяти — это координатный коммутатор (crossbar switch) (рис. 8.3). Координатный коммутатор десятилетиями использовался для коммутации телефонных переговоров, чтобы произвольным образом соединить группу входных линий с набором выходных линий.

В каждом пересечении горизонтальной (входной) и вертикальной (выходной) линий стоит элемент коммутации, небольшой выключатель, который может пропускать или не пропускать электрический сигнал, то есть быть включенным или выключенным в зависимости от того, должны или не должны соединяться горизонтальная и вертикальная линии. На рис. 8.3, а изображены три одновременно включенных элемента, позволяющие соединяться следующим парам «центральный процессор — модуль памяти»: (001, 000), (101, 101) и (110, 010). Можно составить и множество других комбинаций. Фактически число комбинаций равно количеству различных способов расстановки восьми ладей на шахматной доске, при которых ни одна из этих фигур не находилась бы под ударом другой.


а

Рис. 8.3. Координатный коммутатор: а — три одновременно включенных элемента; б — открытый элемент коммутации; в — закрытый элемент коммутации

У координатного коммутатора есть одно великолепное свойство: он представляет собой неблокирующуюся сеть (nonblocking network), то есть такую, где ни одному центральному процессору никогда не будет отказано в необходимом ему подключении по причине занятости какого-то элемента коммутации или линии (если предположить, что свободен сам требуемый модуль памяти).

Но это прекрасное свойство имеется не у всех внутренних соединений. Кроме того, не нужно заниматься долгосрочным планированием. Даже если уже установлены семь произвольных подключений, всегда будет возможность подключить оставшийся центральный процессор к оставшемуся модулю памяти.

Конечно, не исключена конкуренция за подключение к памяти, возникающая, когда два центральных процессора в одно и то же время требуют доступа к одному и тому же модулю памяти. И все-таки по сравнению с моделью, показанной на рис. 8.2, за счет разбиения памяти на n модулей конкуренция снижается в n раз.

Одним из отрицательных свойств координатного коммутатора является то, что количество элементов коммутации равно n2. При тысяче центральных процессоров и тысяче модулей памяти понадобится 1 млн элементов. Создать такой большой координатный коммутатор просто нереально. Тем не менее архитектура, использующая координатный коммутатор, вполне приемлема для средних по размеру вычислительных систем.

<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ. 2015

Еще по теме UMA-мультипроцессоры, использующие координатные коммутаторы:

  1. 3.6. ИСПОЛЬЗУЙТЕ ТОЛЬКО НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ
  2. 4.2.2. Используйте или потеряете
  3. 3. Используйте имя Бога
  4. Используйте имя Бога.
  5. Используйте дуальные перспективы.
  6. КАК БАНКИР ИСПОЛЬЗУЕТ ПОДСОЗНАНИЕ
  7. ЧТОБЫ СТАТЬ БОГАТЫМ, ИСПОЛЬЗУЙТЕ СИЛУ ВООБРАЖЕНИЯ
  8. 3 Используйте активное программирование, «подключая» к работе голос и движение.
  9. 1 . Когда слушаете собеседника, используйте выражение глаз, мимику и отдельные жесты.
  10. Статья 54. Управление имуществом, которое используется в предпринимательской деятельности, органом опеки и попечительства
  11. 2. Чтобы связать с прошлым нынешнее чувство заброшенности, используйте одно из следующих указаний: