(SCI) - Technologie und Leistungsanalysen.pdf

2.2 Warum SCI?
SCI ist durch seine hohe Bandbreite und niedrige Latenz bei der Datenübertragung
prädestiniert für alle Anwendungen im Bereich des parallelen und verteilten
Hochleistungsrechnens sowie der lokalen Netze. Differenziert man bei
diesen beiden Gebieten nach den Kategorien eng und lose gekoppelter Systeme
sowie Ein-/Ausgabesysteme, zeigt sich, daß SCI in allen drei Kategorien gegenüber
anderen Hochleistungsnetztechniken Vorteile bietet:
Eng gekoppelte Rechensysteme, zu denen hauptsächlich die symmetrischen
Multiprozessoren (SMPs) gehören, erlauben eine kleinere Zahl von Prozessoren
(32) miteinander zu koppeln. Als Programmiermodell werden meist
gemeinsame Variable verwendet, die über einen globalen Speicher adressiert
werden. SCI gestattet, mehrere SMP-Rechner zu einem Cluster zu vernetzen
ohne daß dabei Bandbreite, Adreßräume oder Cache-Konsistenz verloren gehen.
Die Grenzen der Skalierbarkeit werden hinausgeschoben bzw. überwunden.
Verzichtet man auf die Cache-Konsistenz, kann der gemeinsame Adreßraum
relativ leicht dadurch etabliert werden, daß die SMP-Rechner über ihre
peripheren Bussysteme mittels SCI verbunden werden. Modifikationen des
Betriebssystem sind nicht nötig.
Lose gekoppelte Rechensysteme basieren auf lokalen Netzen wie dem Ethernet
und verwenden Botschaftenaustausch als Programmiermodell. Ihre Interprozessorkommunikation
basiert auf komplexen Protokollen wie TCP/IP, die
per Software abgewickelt werden, so daß hohe Latenzen entstehen. Um dennoch
effizient zu sein, werden auf lose gekoppelten Systemen grobgranulare,
verteilte Anwendungen ausgeführt, deren Komponenten rel. selten und nur
mittels langer Datenblöcke kommunizieren. SCI erlaubt mit seinen per Hardware
interpretierten, auf Geschwindigkeit optimierten Protokollen feingranulare
Anwendungen auszuführen, die kurzen und häufigen Datenaustausch erfordern.
Gleichermaßen wird auch der Transfer langer Datenblöcke durch
DMA-Einrichtungen effizient unterstützt.
Ein-/Ausgabesysteme, die in der Regel busbasierend sind, erfordern aufgrund
immer schnellerer Prozessortakte adäquate Geschwindigkeitssteigerungen.
Hohe Durchsatzraten begrenzen jedoch, wie am Beispiel des PCI-Bus
[Kau93] sichtbar geworden ist, die Zahl der Steckplätze auf ein Minimum.
SCI erlaubt, mehrere Peripheriebusse entweder im selben Rechnergehäuse
oder räumlich verteilt zusammenzuschalten, so daß die Ein-/Ausgabe skalierbar
wird und über eine große Zahl von Steckplätzen verfügt.
Generell können mit SCI Multiprozessorsysteme, PCs, Arbeitsplatzrechner,
Speicher oder periphere Geräte zu einem heterogenen System verbunden werden.
Die zugrunde liegenden SCI-Protokolle sind hersteller- und geräteunabhängig.
Auf der Ebene des physikalischen Transports von Daten sind sowohl
299