Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие методов параллельной обработки и успехи в области технологии СБИС приводи к созданию мультипроцессорных систем ( МПС ), которые содержат в своем составе десятки тысяч процессорных элементов ( ПЭ /. Взаимодействие отдельных компонент таких систем обеспечивается системой коммутации ( СК ), которая является обцим ресурсом для гсех ПЭ. Значительная часть СК строится по принципу коммутации пакетов, что обусловлено малым объемом информации, передаваемой при обмене, и кроме того, это позволяет лучше использовать коммуникационную мощность.
В результате асинхронного «уикционирования каждого из ПЭ возможна ситуация, при которой их совместное действие приводит к катастрофический последствиям, которые в первую очередь отражаются на общем ресурсе - сети коммутации. Например, в системах с общей памятью при простраяствонно-норавнонерном доступе к различным модулям разделяемой ( общей ) памяти возможно появление так называемых "горячих точек", которые возникают, когда интенсивность обрзіїений превышает читеисивность обслуживания в данной модуле памяти. В результате необслуженные пакеты - запросы накапливаются в очередях СК, что препятствует прохождения через ник пакетов к другим модулям. Возникает так называемая "область насыщения". Длительная пространственно-неравномерная входная нагрузка на систему коммутации с ассоциируемой с ней общей память» приводит к возрастанию "зоны насичення", что вызывает деградации пропускной способности СК и, как. следствие, деградацию производительности всего мультипроцессора. Для предотвращения деградации производительности СК из-за возникновения "горячих точек" предлагаются различные методы, которые приводят к значительным аппаратным затратам или являются специализированными. Неослабевающий поток публикаций по этой тематико свидетельствует о том. что не найдено удовлетворительного решения проблемы.
В настоящей работе развивается подход,основанный на управлении потокамг (управление входной нагрузкой) в СК мультипроцессоров ( ЯП ) , предназначє ний для предотвращения деградации
- 2 -производительности СК ЯП при возникновении "горячих точек".
Работа выполнялась в соответствии с исследованиями, проводимыми в Институте Проблем Вычислительной Техники АН СССР в об-Лс :ти разработки и исследования принципов построения высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем.
Объектом исследований являють системы коммутации мультипроцессоров с общей паиятьп и коммутацией пакетов.
Цель работы - повышение эффективности Функционирования систем кони- "ации мультипроцессоров в условиях пространственно-неравномерной входной нагрузки.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
- анализ специфики организации процессов управления потока
ми данных в системах коммутации мультипроцессоров в условиях
пространственно-неравномерной входной нагрузки, и выработка
требований к методам и средствам, реализующих управление;
- разработка и анализ метода управления аотоками данных,
повышающего эффективность системы коммутации в условиях прост
ранственно-неравномерной входной нагрузки при доступе к общей
памяти;
- разработка рекоиендацк по реализации предложенного мето
да;
. - разработка системы коммутации мультипроцессора с динамическим распределением работ на основе предложенного метода.
Методы исследования основаны на использовании теории массового обслуживания, теории приближений, теории моделирования, в работе сочетаются формальный и содержательный подходы.
Научная новизна:
предложен метод "селективного уничтожения" избыточной нагрузки с обратной связью, повышающий эффективность функционирования системы коммутации МП в условиях пространственно-неравномерной входной нагрузки;
в рамках предложенного метода:
- разработан способ снижения накладных расходов с ис-
- з -пользованием "селективного ограничения";
-определены условия справедливости "селективного ограничения".
Практическая ценность:
- разработаны рекомендации по реализации вариантов метода
"селективного уничтожения" с обратной связью;
- разработана и реализована система коммутации мультипро
цессора с динамическим распределением работ.
Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены:
- в ІШВТ АН СССР : используется в экспериментальном образце
мультипроцессора с динамическим распределением работ, создавае
мой в Институте проблем вычислительной техники АН СССР;
- в СКВ МВТ АН СССР :. использэвание результатов позволило
сократить сроки разработки документации по теме 1-2/90 на 2 ме
сяца.
Апробация работы. Основные положения я результаты докладывались и обсуждались аа:
- тестом Всесоюзном семинаре по однородным вычислительным
средам и систолический структурам, Львов,1907г.
- ИГ Всесоюзной симпозиуме "Перспективы развития вычислительных систем*, г.Рига, 1989г.
- на ежегодных научно-практических конференциях научного
центра по фундаментальный проблемам енчиелительной техники и
систем управления в 1989, I9SO гг.
Публикации. (То теме диссертации опубликовано 3 печатных работы. Получено одно авторское свидетельство и три положительных решения по заявкам на изобретенчя.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов с выводами, заключения и двух приложений. Основной текст работы изложен на 124 страницах машинописного текста, содержит чч рисунка, 1 таблицу. Список литературы включает 8ч наименования.