Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf

Schleifenkörper beendet hat, setzt ein "ready"-Bit, und die UND-Verknüpfung
aller Bits informiert einen die Schleife kontrollierenden, übergeordneten Prozessor
über die Schleifenbeendigung.
Bei Verwendung der ODER-Funktionalität im inversen Multicastbaum können
Anwendungen wie verteilte Datenbanken in ihrer Ausführung stark beschleunigt
werden: Über den Datentransfertorus wird beispielsweise allen Prozessoren
ein in einer Datenbank zu suchender Eintrag mitgeteilt. Der erste Prozessor,
der den Eintrag gefunden hat, setzt ein "found"-Bit, und die Kaskade
von ODER Gattern teilt dies dem Master-Prozessor mit, worauf die noch suchenden
Prozessoren vorzeitig terminiert werden. Die geschilderten Vorgänge
von Multicast und inversem Multicast dauern auf der T3D extrem kurz. In nur
1μ
s wird eine Prozeßsynchronisation über bis zu 2048 Prozessoren durchgeführt,
so daß die vom Netzwerk bedingten Zeitverluste bei der Prozeßsynchronisation
vernachlässigbar sind.
Neben den dargestellten Beispielen und Funktionen, die sehr schnell in Hardware
vom Synchronisationsnetzwerk ausgeführt werden können, gibt es noch
eine Reihe anderer Prozeduren, die mit Unterstützung des Synchronisationsnetzes
beschleunigt werden. So benützen einige INTRINSIC-Funktionen
des Cray FORTRAN-Compilers, die die Summe, das Produkt, das Maximum
oder Minimum der Elemente eines Vektors berechnen, dieses Netz. Verschiedene
in parallelen, numerischen Anwendungen häufig vorkommende Aufgaben
können so effizient bearbeitet werden.
Berechnet man die maximale Distanz zweier Knoten im Torus, so kann man
für den Weg entlang einer Raumdiagonalen (8+4+4)=16 Knoten angeben, während
die größte Entfernung im Binärbaum log21024 = 10 Knoten beträgt. Da
beide Entfernungen sowohl von der Zahl der Schritte als auch von der Latenzzeit
in der selben Größenordnung liegen, kann man sagen, daß Kommunikation
und Synchronisation in der Geschwindigkeit aufeinander abgestimmt
sind, so daß beide Netze im Vergleich zueinander ein ausgewogenes
Bild ergeben.
Netzwerkanschlüsse
In Bild 5.4 ist in mehreren Ausschnittsvergrößerungen die Position und der
Aufbau der Netzwerkanschlüsse innerhalb der Cray-T3D dargestellt. Ausgehend
vom 3-dimensionalen Torus, der in Form eines Würfels dargestellt ist, erkennt
man in der ersten Ausschnittsvergrößerung, wie die beiden Prozessoren
eines Knotens an einen gemeinsamen Router angeschlossen sind (getrennt bei
T3E). Der Router bildet die Schnittstelle zum Torus mit seinen 3 Raumrichtungen.
Er inspiziert einlaufende Pakete nach ihrer Zieladresse und entnimmt diese
für den Fall übereinstimmender Adressen dem Netz. Bei Nichtübereinstimmung
wird das Paket solange in x-Richtung zu einem benachbarten Router weitergereicht,
bis die x-Koordination dieses Routers mit der x-Koordinate des
Zielknotens identisch ist. Danach wird der Vorgang entlang der y- und z-Richtung
wiederholt, bis das Paket am Ziel ist, woraus auch die Bezeichnung x-y-z-
Routing resultiert.
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