Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf

Prozessor i
Prozeß
b
Prozeß
a
Prozeß
c
logischer
Kanal 1
log.
Kan. 2
logischer
Kanal 3
Adapter
Di
gemultiplexter
physikalischer
Kanal i->j
Adapter
Dj
logischer
Kanal 1
log.
Kan. 2
logischer
Kanal 3
Prozeß
d
Prozeß
f
Prozessor j
Prozeß
e
Bild 2.11: Die Netzwerkanschlüsse D i als Multiplexer/Demultiplexer von logischen Kanälen.
2.2.5 Synchrone und asynchrone Kommunikation
Bei botschaftenorientierten Parallelrechnern kann die Interprozessorkommunikation
entweder synchron oder asynchron zwischen Sender und Empfänger
ablaufen. Beim synchronen Verfahren müssen die beiden korrespondierenden
Prozesse, die auf den Prozessoren die Kommunikation ausführen, gleichzeitig
zum Datenaustausch bereit sein. Dies wird als Rendezvous-Verfahren bezeichnet,
da die austauschenden Partner bei der Byteübergabe zeitgleich aktiv
sein müssen, d.h. sie "treffen" zusammen. Ein Datenaustausch entspricht somit
zugleich einer Prozeßsynchronisation.
Bei asynchroner Kommunikation gibt es zwei Fälle. Im ersten Fall kann der
Sender unabhängig vom Empfänger seine Daten in einem Systempuffer des
Empfängers ablegen, aus dem dieser zu einem späteren Zeitpunkt liest. Im
zweiten Fall kann ebenfalls zu einem beliebigen Zeitpunkt gesendet werden,
der Empfangsprozeß wird allerdings mit Hilfe eines Interrupts zum sofortigen
Einlesen und Bearbeiten gezwungen. In beiden Fällen wird von den Prozessen
nicht explizit auf das Schreiben oder Lesen einer Nachricht gewartet. Dementsprechend
kann asynchrones Lesen nur dann erfolgreich sein, wenn der Sender
seine Datenübertragung zuvor durchgeführt hat.
Man kann zeigen, daß zwei asynchrone Kommunikationen mit wechselnder
Kommunikationsrichtung eine synchrone Kommunikation funktional ersetzen
können.
2.3 Allgemeine Konstruktionsprinzipien von
Netzwerken
Für Verbindungsnetzwerke gibt es neben den Möglichkeiten, die in späteren
Kapiteln noch erläutert werden, vier allgemeine Entwurfsprinzipien, die grundlegend
und unabhängig von technischen Implementierungen sind. Diese Prinzipien
sind Parallelität, Hierarchie, Modularität und Rekursion. Bei Buskopplungen
wurden diese Prinzipien an Einzelbeispielen bereits erläutert, sie
lassen sich jedoch auf alle Netzwerke übertragen.
Die Prinzipien sind sowohl vom theoretischen wie vom praktischen Standpunkt
aus interessant, da sie einerseits die Erzeugung neuer Netzstrukturen er-
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