Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf

Latenzzeit
pro Speicherzugriff
x
x
o
o
Band=
breite=
limits
Durchsatz
o o o o
o
x x x x x x
o
x o
x x x x o x
x
1 x x x xx x
x
o o o o o o oo o
o
o
o
1
Zahl der
Zahl der
1
Prozessoren
Prozessoren
Bild 1.9: Speichersättigung mit (o) und ohne (x) Maßnahmen 1 - 4.
zu bearbeiten, ohne daß die Prozessoren durch die im Vergleich zum Bus relativ
lange Speicherzykluszeit blockiert werden (asynchrones Schreiben und
Lesen). Dies ist insbesondere zusammen mit einer mehrfädigen Programmausführung
(Multi Threading), bei der extrem schnell von einem Prozeßfaden
zum nächsten umgeschaltet wird, von großem Vorteil, da die Zugriffszeit auf
Variable im Speicher für andere Prozeßfäden genutzt wird (Latency Hiding).
Diese Methode bietet bei Parallelrechnern ein großes Anwendungspotential
und ist relativ preisgünstig zu realisieren.
• Pipelining: Gemeinsame Speichermodule mit Pipelining bedeutet, daß der
Speicherzugriff in atomare Einheiten, wie 'Adresse anlegen', 'Buspuffer umschalten'
etc., zerlegt wird, die dann in einer Pipeline verkettet werden können.
Die Speicherzugriffszeiten für voneinander unabhängige Zugriffe reduzieren
sich in diesem Fall auf die Bearbeitungszeit der langsamsten
Pipelinestufe. Speicher-Pipelining wird seit 2 Jahrzehnten bei den Vektor-
Supercomputern angewandt und ist auch bei Parallelrechnern sinnvoll.
Zwei kommerzielle Beispiele der Bus/Speicherkopplung mit multiplen Kommunikationsspeichern
sind der Sequent und der ELXSI Rechner, die in Bild
1.10 und Bild 1.11 dargestellt sind.
Eine weitere wesentliche Verbesserung von Durchsatz und Latenzzeit des
Kommunikationssystems kann durch zusätzliche Lokalspeicher erzielt werden,
die den Zugriff auf gemeinsame Module M 1 - M m nur für das Lesen und Schreiben
auch gemeinsam genutzter Variablen erforderlich machen (Bild 1.12). Alle
nicht gemeinsamen Daten werden in den Lokalspeichern L 1 - L n gehalten. Diese
sind nicht über den Systembus zugänglich, sondern über lokale Speicherbusse,
und können deshalb parallel adressiert werden, so daß die Sequentialisierung
der Kommunikation aufgehoben wird, die einen prinzipiellen
Engpaß der Bus/Speicherkopplung darstellt. Der zweite Vorteil dieser Archi-
13