QsNet - kommunikációs környezet a Quadricstól, SCI -szintű késéseket és akár 900 MB / s átviteli sebességet biztosít (QsNet II). A berendezések magas költsége miatt a QsNet-et általában különösen nagy teraflop klaszterek építésére használják .
A QsNet két hardver építőelemből áll: egy Elan programozható hálózati interfészből és egy Elite nagy sávszélességű, alacsony késleltetésű kommunikációs kapcsolóból. Az elit kapcsolók a Fat Tree topológiában kapcsolhatók össze . Szoftver tekintetében a QsNet több szintű kommunikációs könyvtárat kínál, amelyek kompromisszumot biztosítanak a teljesítmény és a könnyű használat között. A QsNet ezeket a hardver- és szoftverkomponenseket egyesíti, hogy hatékony és biztonságos hozzáférést biztosítson a globális virtuális memóriához távoli DMA -műveletek segítségével.(DMA). A hibákat észlelő és a csomagokat automatikusan újraküldő link- és end-to-end protokollokkal is növeli a hálózat rugalmasságát.
Az Elan hálózati interfész a Quadrics hálózatot egy vagy több processzort tartalmazó feldolgozó csomóponthoz köti . A hálózatba érkező és onnan érkező csomagok generálása és fogadása mellett az Elan jelentős helyi feldolgozási teljesítményt biztosít a magas szintű üzenetküldési protokollok, például az MPI ( Message Passing Interface ) megvalósításához. Az Elan belső funkcionális struktúrája két fő feldolgozó processzor köré összpontosul: a mikrokód-processzor és a szál-processzor. A 32 bites mikrokód-processzor négy hardverszálat támogat. Mindegyik szál önállóan csővezetékes memóriakérelmeket adhat ki a memóriarendszernek. Egyszerre legfeljebb nyolc lekérdezés hajtható végre. A mikrokód-processzor ütemezése lehetővé teszi, hogy egy szál felébredjen, új memória-hozzáférés ütemezése legyen az előző memória-hozzáférés eredménye alapján, és mindössze két rendszeróra alatt visszatérjen alvó állapotba.
A négy mikrokód adatfolyamot a
A stream processzor egy 32 bites RISC processzor , amely segít magasabb szintű üzenetküldő könyvtárak megvalósításában a fő processzor kifejezett beavatkozása nélkül. Ennek érdekében a QsNet további utasításokkal bővíti az utasításkészletet, amelyek segítenek hálózati csomagok létrehozásában, események kezelésében, a szálak hatékony ütemezésében, valamint blokkolják a szálak mentését és visszaállítását az ütemezés során.
A Memóriakezelő egység (MMU) a 32 bites virtuális címeket 28 bites SDRAM helyi fizikai címekké vagy 48 bites Peripheral Component Interconnect (PCI) fizikai címekké alakítja. Ezeknek a címeknek a lefordításához az MMU tartalmaz egy teljesen asszociatív fordítási asszociatív puffert 16 bejegyzéssel, egy operációs gépet és egy állapotgépet , amely bejárja az oldaltáblát , hogy kitöltse a puffert és mentse az információkat, amikor az MMU összeomlik.
Az Elan olyan útválasztási táblázatokat tartalmaz , amelyek az egyes virtuális processzorszámokat egy hálózati útvonalat meghatározó címkék sorozatává alakítják. A rendszerszoftver több útválasztási táblát is betölthet, hogy különböző útválasztási stratégiákat biztosítson.
Az Elan 8 KB gyorsítótárral (négy, egyenként 2 KB-os készletbe rendezve) és 64 MB SDRAM -mal rendelkezik . A gyorsítótár sor mérete 32 bájt. A gyorsítótár az SDRAM - ból folyamatkitöltést hajt végre, és több gyorsítótár-kitöltést és visszaírást is kiadhat a különböző blokkokhoz, miközben kiszolgálja a gyorsítótárazott blokkok elérését. Az SDRAM interfész 64 bites, nyolc ellenőrző bittel hozzáadva a hibajavító kódot. A memória interfész 32 bájtos olvasási és írási puffereket is tartalmaz.
A logikai kapcsolat adatokat küld és fogad a hálózatról, és fél órajel ciklusonként 9 bitet és egy órajelet generál. Mindegyik kapcsolat pufferterületet biztosít két virtuális csatorna számára, 128 bemeneti 16 bites FIFO RAM -mal az áramlásvezérléshez.
Az elit biztosítja
A QsNet az Elite switcheket négyfa topológiában köti össze . A négyszeresen megvastagított dimenziófa feldolgozó csomópontokból és kapcsolókból áll, amelyek delta hálózat formájában vannak összekapcsolva; négyszeresen megvastagodott méretű fa összekapcsolásával rekurzívan megépíthető .
Az elit hálózatok forrásirányításúak. Az Elan hálózati interfész , amely a hálózati csomópontban található, az útválasztási információkat fűzi a csomag fejlécéhez, mielőtt a csomag belépne a hálózatba. Az útvonalinformáció Elite link címkék sorozata. Ahogy a csomag a hálózaton belül halad, minden Elite kapcsoló eltávolítja az első útvonalcímkét a fejlécből, és továbbítja a csomagot az útvonal vagy a végső cél következő kapcsolójához. Az útválasztási címke egyetlen kimeneti hivatkozást vagy hivatkozások csoportját azonosíthatja.
Az Elan interfész a hálózaton lévő minden csomagot egy féreglyuk áramlásvezérlővel továbbítja . Link szinten az Elan interfész minden csomagot kisebb, 16 bites blokkokra bont. Minden csomag egy csomagvégi tokennel van lezárva, de az eredeti Elan általában csak a csomagmegerősítő token kézhezvétele után küld csomagvégi tokent. Ez a folyamat azt jelenti, hogy minden egyes csomagátvitel virtuális áramkört hoz létre a forrás és a cél között.
A hálózati csomópontok több célállomásra is küldhetnek csomagokat a hálózat broadcast képességének használatával. A szórási csomag sikeres kézbesítéséhez a forráscsomópontnak pozitív visszaigazolást kell kapnia a szórási csoport összes címzettjétől. A hálózathoz csatlakoztatott összes Elan interfész képes üzenetszórásos csomagok fogadására, de ha kívánja, a küldő korlátozhatja a broadcast üzenetek halmazát a fizikailag szomszédos Elanok egy részhalmazára.
Az Elan közvetlenül tud információt továbbítani az együttműködő folyamatcsoportok címterei között, miközben fenntartja a hardver biztonságát ezen folyamatcsoportok között. Ez a virtuális műveletnek nevezett képesség a hagyományos virtuális memória mechanizmusának komplex kiterjesztése, amely két koncepción alapul: az Elan virtuális memórián és az Elan kontextuson.
Az Elan rendelkezik egy MMU-val, amely a chip különböző funkcióblokkjai (folyamprocesszor, DMA motor stb.) által adott virtuális memóriacímeket fizikai címekké alakítja. Ezek a fizikai memóriacímek lehetnek Elan helyi memória ( SDRAM ) vagy gazda főmemória. A főmemória-hozzáférés támogatása érdekében az Elan MMU-inak konfigurációs táblái szinkronizálva vannak a főprocesszor MMU-táblázataival, így az Elan hozzáférhet a virtuális címteréhez . A rendszerszoftver felelős az MMU táblák szinkronizálásáért, és a programozók számára láthatatlan.
Az MMU Elan képes konvertálni a főprocesszor formátumú virtuális címek és az Elan formátumban írt virtuális címek között (32 bites szó, little-endian architektúra).
Az MMU-táblák leképezhetők a virtuális memória megosztott területére, amelyet kupacnak neveznek . Az igény szerinti allokátor a fizikai oldalakat – fő vagy Elan – leképezi ehhez a virtuális címtartományhoz. Így az Elan könyvtár által biztosított kiosztási funkciók használatával a felhasználó lefoglalhatja a virtuális memória részeit a fő memóriából vagy az Elan memóriából, és a fő processzor és az Elan MMU párosítható.
Egy hagyományos virtuális memóriarendszerben minden felhasználói folyamathoz hozzárendelnek egy folyamatazonosító számot, amely meghatározza az MMU táblák készletét, és ezáltal a felhasználói folyamat számára elérhető fizikai címtereket. A QsNet ezt a koncepciót úgy terjeszti ki, hogy egy párhuzamos program felhasználói címterei átfedjék egymást. Az Elan lecseréli a folyamatazonosító értéket a környezeti értékre. A felhasználói folyamatok közvetlenül hozzáférhetnek az exportált távoli memóriaszegmenshez a környezeti érték és a virtuális cím használatával. Ezenkívül a környezeti érték azt is meghatározza, hogy mely távoli folyamatok érhetik el a címteret az Elan hálózaton keresztül, és hol találhatók ezek a folyamatok. Ha a felhasználói folyamat többszálú, akkor a szálak ugyanazon a kontextuson osztoznak, ahogyan ugyanazon a fő memória címterén. Ha egy csomópont több fizikai processzorral rendelkezik, akkor a különböző processzorok külön szálakat hajthatnak végre. A szálak azonban továbbra is ugyanazt a kontextust osztják meg.
Fontos megjegyezni, hogy a hibaészlelés és a hibatűrés két kölcsönhatásban lévő Elan között fordul elő. Normál működés közben egy Elan-forrás csomagot küld (azaz a forrásútválasztáshoz szükséges útvonalinformációt, amelyet egy vagy több tranzakció követ). Amikor egy címzett a cél Elan-ban kap egy tranzakciót az ACK Now jelzővel, ez azt jelenti, hogy ez a tranzakció az utolsó a csomaghoz. A hozzárendelés után Elan nyugtázó csomagot küld, a tokent visszaküldi a forrás Elannak. Csak akkor, ha az Elan-forrás csomagnyugtázási tokent kap, és egy csomagvégi tokent küld a csomagátvitel befejezésének jelzésére. Az Elan hálózat alapszabálya, hogy minden, a linken keresztül elküldött csomag után az Elan interfész egy csomagmegerősítő tokent ad vissza. A hálózat addig nem használja újra a linket, amíg Elan el nem küld egy ilyen tokent.
Ha az Elan hibát észlel egy csomag QsNet-en keresztüli továbbítása közben, azonnal hibaüzenetet küld anélkül, hogy megvárná a csomag nyugtázási tokent. Ha az Elite hibát észlel, automatikusan továbbítja a hibaüzenetet a forrásnak és a címzettnek. A folyamat során a forrás és a cél Elan és Elite közöttük minden egyes ugrásnál hibaérzékeléssel elkülöníti a meghibásodott kapcsolatot és/vagy kapcsolót; a forrás értesítést kap a meghibásodott összetevőről, és többször is újraküldheti az alapértelmezett csomagot. Ha ez nem sikerül, az eredet ennek megfelelően újrakonfigurálhatja az útválasztási tábláit, hogy elkerülje a meghibásodott összetevőket.
Az alábbiakban bemutatjuk a szuperszámítógépek leggyakrabban használt kommunikációs típusait és főbb jellemzőit.
Számítógépes buszok és interfészek | |
---|---|
Alapfogalmak | |
Processzorok | |
Belső | |
laptopok | |
Meghajtók | |
Periféria | |
Berendezés menedzsment | |
Egyetemes | |
Videó interfészek | |
Beágyazott rendszerek |