Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf
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Pi<br />
Ai<br />
Kanal<br />
Netz<br />
Kanal<br />
Aj<br />
Pj<br />
beobachtung<br />
Bus-<br />
Bus-<br />
beobachtung<br />
a)<br />
b)<br />
Leseanforderung<br />
+ Adresse<br />
Speicherinhalt<br />
als Antwort<br />
Schreibanforderung<br />
+ Adresse+Datum<br />
Bestätigung<br />
als Antwort<br />
Bild 2.7: Lesen (a) <strong>und</strong> Schreiben (b) über das Verbindungsnetzwerk.<br />
Der Nachteil, der dem Konzept des <strong>verteilte</strong>n gemeinsamen Speichers anhaftet,<br />
ist, daß im Vergleich zum räumlich konzentrierten Speicher mehr Daten über<br />
das Verbindungsnetzwerk transportiert werden, weil Speicheradressen <strong>und</strong> -inhalte<br />
in Pakete verpackt werden müssen, was einen Mehraufwand (Overhead)<br />
bedeutet. Zusätzlich sind die Netzwerkanschlüsse aufwendiger auszulegen als<br />
bei Architekturen ohne <strong>verteilte</strong>m gemeinsamen Speicher, da sie DMA-Transfers<br />
durchführen müssen.<br />
In einigen Forschungsprojekten wurde das Konzept des <strong>verteilte</strong>n gemeinsamen<br />
Speichers weiterentwickelt. Eine Verbesserung erhält man dadurch, daß<br />
man den gemeinsamen Adreßraum nicht über physikalische, sondern über virtuelle<br />
(logische) Adressen bildet. Voraussetzung da<strong>für</strong> ist, daß die Prozessoren<br />
der Rechenknoten Speicherverwaltungen (MMUs) besitzen, die logische CPU-<br />
Adressen in physikalische Adressen umwandeln. Werden zusätzlich die Netzwerkanschlüsse<br />
durch Kommunikationsprozessoren ersetzt (in Bild 2.8 mit Ki<br />
bezeichnet), spricht man von einem <strong>verteilte</strong>n gemeinsamen Speicher mit virtuellen<br />
Adressen (Distributed Virtual Shared Memory).<br />
Die Verwendung virtueller Adressen zur Etablierung eines gemeinsamen<br />
Adreßraums geht auf Kai Li [Li86] <strong>und</strong> einigen anderen zurück <strong>und</strong> wurde im<br />
Jahre 1986 erstmalig formuliert. In der Originalarbeit von Li wird das Konzept<br />
der virtuellen Adressen mit dem Seitenkonzept verknüpft, das man von der Seitenmigration<br />
(Paging) bei Großrechnern oder Arbeitsplatzrechnern gewohnt<br />
ist.<br />
Li ging von der Vorstellung aus, daß die entfernten Speichermodule analog<br />
zu einem Festplatten-Hintergr<strong>und</strong>speicher anzusehen sind. Entsprechend wird<br />
der virtuelle Adreßraum in Seiten (Pages) eingeteilt <strong>und</strong> bei einem Seitenfehlen<br />
(Page Fault) der benötigte Adreßbereich von einem entfernten Speicher in den<br />
eigenen Lokalspeicher transportiert (Seitenmigration). Nach der Migration<br />
kann die Seite vom entfernten Prozessor nicht mehr modifiziert werden, da sie<br />
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