دانلود مقاله چند پردازشگر مرتبط به وسیله یک شبکه

طراحی با تک باس خوب است ولی محدودیت هایی دارد ، چون سه تا از خصوصیت های مطلوب باس با هم ناسازگارند که شامل ، پهنای باند ، درنگ زمانی که ( زمان انتقال یک سیگنال ) و طول مسیر زیاد .

همچنین پهنای باند محدودی برای حافظه واحد مرتبط با باس وجود دارد .

بنابراین یک تک باس به پردازشگرهایی که می توانند با آن مرتبط باشند یک قید مفیدی را تحمیل می کند .

تا امروز بیشترین تعداد پردازشگر مرتبط با باس واحد در کامپیوتر های تجاری 36 تا است ، و این تعداد بنظر می رسد که با گذشت زمان رو به کاهش است .
اگر هدف متصل کردن پردازشگرهای بیشتری به هم است بنابراین طراحان کامپیوتری بایست بیشتر از یک باس واحد استفاده کنند .

شکل 908 چگونگی ساختار آن را نشان می دهد .

توجه کنید که در شکل 902 ص 716 رسانه اتصال ( باس ) بین حافظه و پردازشگر است در حالیکه در شکل 908 و حافظه به هر کدام از پردازشگرها متصل است و رسانه اتصال ( شبکه بین این گره های مرکب است ، برای سیستم ها باس واحد رسانه برای هر بار دسترسی حافظه مورد استفاده قرار می گیرد در حالیکه در حالت های تعدی تنها برای CP ( توانای یک فرایند برای ارتباط با فرآیند دیگر ) مورد استفاده قرار می گیرد .

شکل 909 لیست چندین مرتبط با شبکه های via آورده شده است .
و این به ما یک بحث قدیمی دوباره سازمان حافظه در مقیاس بزرگ پردازش های موازی را نتیجه می دهد .

متاسفانه اغلب بحث به یک دوگانگی غلط متمرکزمی شود : حافظه مشترک در برابر حافظه توزیع شده .

حافظه مشترک که در واقع به معنی یک فضا با آدرس واحد است که به طور ضمنی به ارتباطات با بارگذاری و ذخیره دلالت می کند .
سازمان شبکه های چند پردازشگر ، توجه : برخلاف شکل 902 اتصالات چند پردازشگر ها بلند تر :908 و شکل از بین حافظه و پردازشگرهانیست .

همچنین پردازشگرها بایک شبکه در بالای حافظه ساخته شده اند .

شاید بهترین مثال : ctayxmp , yamp sun Enterprise جدید ترین مثال باشند .
در مقابل یک نشانی حافظه های چند گانه خاص وجود دارد که به ارتباط صریح بین ارسال ها و دریافت ها دلالت می کند .
حافظه های توزیع شده به قسمت های فیزیکی حافظه بر می گردد .

اگر حافظه فیزیکی به چند قسمت تقسیم شود و کنار هر قسمت هم یک پرداز شگر باشد مثل شکل 8 .

و در آنصورت حافظه فیزیکی توزیع شده خواهد بود .
دقیقا برعکس حافظه توزیع شده حافظه متمرکز است .

جایکه زمان دسترسی به حافظه فیزیکی برای همه پرداز شگرها برابر است چون هر دسترسی از طریق اتصال شکل 902 انجام می شود .

بعضی وقتها به این نوع ماشین سالن رقص می گویند .
که پردازشگرها در یک طرف سالن و حافظه ها در طرف دیگر مانند مدرسه رقص که پسرها در طرف اتاق و دخترها در طرف دیگر هستند .

( به عنوان مثال کامپیوتر ترا ، رجوع شود به www.

mkp.

cem / coze.

htm ) .

همانطور که در قسمت 901 گفته شد .

فضای یک نشانی در برابر فضای نشانی چند گانه و حافظه توزیع شده در برابر حافظه متمرکز شده متمم یکدیگرند : چند پردازشگرها می توانند یک فضای تک نشانی و یک حافظه فیزیکی توزیع شده داشته باشند .

بحث مناسب اهمیت جنبه های مثبت و منفی فضای یک نشانی از ارتباطات روشن و از حافظه های فیزیکی توزیع شده را مشخص می کند .

در ماشین ها بدون یک نشانی ، ارتباطات واقع است .

برنامه نویس و کامپایلو می بایست پیغام ها را یک گره بفرستد و از گره دیگری پیغامها را دریافت کنند .
شکل 909 : خصوصیات کامپیوترهای چند پردازشگر متصل باشد شبکه برای فروش در سال 1997
برنامه های موازی ( پیغام های عبوری )
بیایید درباره یک شبکه با اتصالات چند پردازشگر 100 پردازنده ای که از حافظه های چند گانه خاص استفاده می کند بزنیم .
جواب : چون این کامپیوتر فضای چند نشانی دارد ، اولین قدم توزیع 100 زیر مجموعه به هر کدام از حافظه های جزئی است .

پردازشگر شامل 000/100 شماره ارسالی زیر مجموعه به هر کدام از 100 گره حافظه پردازش است .
مرحله بعدی بدست آوردن حاصل جمع هر کدام از زیر مجموعه هاست .

مرحله مشکل آن ، این است که هر کدام از حاصل جمع های جزئی در یک واحد اجرای مختلف واقع شدند .

بنابراین ما باید از یک شبکه به هم پیوسته برای ارسال حاصل جمع های جزئی استفاده کنیم تا حاصل جمع نهایی ذخیره شود .

علاوه بر ارسال همه حاصل جمع های جزئی به یک پردازشگر واحدی که براساس جمع های متوالی حاصل جمع های جزئی نتیجه می دهد ما تقسیم می کنیم تا موفق شویم .

اول نیمی از واحد اجرا حاصل جمع های جزئی را به نیمه دیگری فرستد جایکه دو حاصل جمع جزئی با هم جمع می شوند .

سپس یک چهارم واحد اجرا ( نصفی از نصف ) یک حاصل جمع جزئی جدید را به یک چهارم بعدی می فرستد تا مرحله بعدی جمع انجام شود .

این تقسیم کردن ها و ارسال و دریافتها تا زمانیکه یک حاصلجمع از همه اعداد بدست آید .

ادامه می یابد .

فرض کنید pn نمایانگر شماره واحدهای اجرا باشد send/ x,gk تابعی است که شماره x را با مقدار y از شبکه به واحد اجرا ارسال می کند و ()receive یک تابعی است که یک مقدار را از شبکه برای واحد اجرا می گیرد .
این که همه پردازشگرها به دو دسته فرستنده و گیرنده تقسیم می کند و هر کدام از پردازشگرهای گیرنده فقط یک پیغام دریافت می کنند پس ما میتوانیم فرض کنیم یک پردازشگر گیرنده تا وقتی که دریافت می کند ، ممانعت می کند .

بنابراین ارسال و دریافت می توانند به عنوان همزمان سازی خاص باری ارتباطات به کار روند .

همانگونه پردازشگر ها از انتقال 9 داده ها آگاهند .
طریقه آدرس دهی پردازشگرهای موازی در مقیاس بزرگ :
اغلب پردازشگرهای تجاری در مقیاس گسترده از حافظه توضیع شده استفاده می کنند .

هر چند که ساخت ماشینی که بتواند با ازدیاد و ارتقاء پردازشگرهایش حافظه آن هم افزایش و ارتقاء پیدا کند ، یا خیلی مشکل است یا گرانقیمت .
مسئله جدی که دررابطه با ماشین ها ی توضیع حافظه در مقابل طراحان وجود دارد ، مسئله ارتباطات آن است .

برای سازندگان سخت افزاری ساده ترین راه حل استفاده از ارتباط فرستادن و دریافت بجای ارتباط ضمنی می باشد که این امر در صورتیکه بعنوان جزئی از بارگزاری یا ذخیره استفاده گر در امکان پذیر است .

فرستادن و دریافت هم چنین مزیتی هم دارد که سادگی طرح ارتباط سیستم برای برنامه نویس می باشد .

و طریقه محاسبه با استفاده از ارتباط صریح آسانتر از ارتباط مجازی ( تلویحی ) بارگزاری یا ذخیره ای .

یا به عبارت دیگر بارگزاری و ذخیره بمراتب از ارتباط پائین تری از نوع فرستادن و دریافت دارد .

بعضی از کاربردها اطلاعتشان در دور دست قرار دارد که بصورت گه گاهی و غیر قابل پیش بینی بدست می آید ، بنابراین خیلی مفید خواهد بود که برای اطلاعات دور دست آدرسی تعیین گردد .

بجای اینکه آنها را دریافت کنید ، از نظر اینکه ممکن است مورد استفاده قرار گیرد .

چنین ماشینی دارای حافظه اشتراکی توضیعی می باشد .

( بنام DSM )
مسئله جدی که دررابطه با ماشین ها ی توضیع حافظه در مقابل طراحان وجود دارد ، مسئله ارتباطات آن است .

( بنام DSM ) وجه اشتراک سخت افزار نرم افزار : اضاف کردن یک لایه سخت افزاری روی ارسال و دریافت بمنظور ایجاد فضای آدرس مجزا برای برقراری ارتباط ،کار مشکلی است ، همچنین این عمل تا قیاس با سیستم های حافظه حقیقی که در حال حاضر در اکثر پردازشگرها وجود دارد می باشد .( فصل 7 ) .

در حافظه های حقیقی پردازشگرواحدی از فهرست برای تشخیص آدرس استفاده می کند که آدرس داده شده را تشخیص دهد که آیا داخلی است یا از دیسکت داده شده ؟

این سیستم تشخیص می تواند بگونه ای ارتقاء داده شود که بتواند تصمیم گیری کند که اطلاعات داخلی یا دیسکت یا پردازشگردیگری دریافت می شود .

ایجاد حافظه مجازی بقدری دقیق است که کاملا شبیه حافضه واقعی تصور می شود و اجرای عملیات بقدری کند است که استفاده از آن طریق اغلب بمنزله وقت تلف کردن است ، یا شبیه ورق زدن صفحات .

ارتباط چگونه برقرار شده اهمیتی ندارد ، مهم اینست که کش ها اجرا شوند بنابراین ما میخواهیم به اطلاعات مشترک اجازه بدهیم که به همان خوبی که از طریق پردازشگر در خواست شده اند در کش پردازشگر مربوطه نیز ظاهر گردند .

بنابراین یک سیگنال آدرس در شبکه ایکه به چند پردازشگر متصل است .

شاخه های کش های متصل بهم را فعال می کند ، چونکه تعداد زیادی کپی از همان آدرسها در پردازشگرهای مختلفی وجود دارند .

مسلما باس – اسنوپینگ های شرح داده شده در فصل 3-9 در اینجا صدق نمی کند ، چونکه باس واحدی وجود ندارد که تمام حافظه ها را در حال کار قرار دهد .

بدلیل اینکه طراح CRay T3e هیچگونه باس در اختیار نداشت که کشهای متصل بهم را حمایت کند ، T3E یک فضا برای آدرسها دارد اما این فضا کش – کوهر نت نمی باشد .

یک راه حل برای باس اسنوپینگ در کش – کوهرنت دایرکتوری ها هستند .

بر اساس قرار دادها ، بیگ دایرکتوری واحد وجود داردکه حالت هر بلوک را در حافظه اصلی حفظ می کند .

اطلاعات موجود دردایکتوری حاوی اینست که کدام کش کپی های پلاک مربوطه را دارد ؟

آیا آنها قابل استفاده اند ؟

و ازین قبیل .

خوشبختانه ورودی های دایکتوری ها می تواند طوری تقسیم گردد که درخواستهای مختلف به حافظه پای مربوطه بروند ، که نتیجتا باعث کاهش اتصالات که باعث ساخت یک طرح متناسب می گردد .

دایرکتوری ها خواص که باید همیشه حالتهای مشترک را دریک محل نگهدارند در خود حفظ کرده و باعث ساخت پردازشگرهای موازی بزرگ زیبا میگردند .

طراحان کش اسنوپینگ و دایرکتوریها به انتشارات مشابهی رسیدند و تنهااختلاف در مکانیزم تشخیص اطلاعات پیش می آید .

بجای اینکه باس را تماشا کند که به بیند آیا در خواستی در مورد بروز کردن کش محلی یا از اعتبار خارج کردن آن وجود دارد ، کنترل کننده دایرکتوری یک پیام قطعی به پردازشگرکش که حاوی یک کپی از اطلاعات است میفرستد .

چنین پیامهایی بعدا می توانند از طریق شبکه فرستاده شوند .

شکل 909 خواص تعدادی از بید دایرکتوری و پردازشگرهای غیر هم فرم موجود را نشان می دهد .

شجره : با یک سیگنال آدرس ، اطلاعات می توانند بصورت بطور دلخواه در حافظه های پرداشگرهای مختلف قرار داده شوند .

این کار دو نتیجه منفی دارد : اولی اینست که خطای از دست دادن طولانی خواهد بود ، چونکه درخواست باید تمام شبکه را طی کند .

دومی اینست که پهنای باند شبکه تمام بکار گرفته می شود که اطلاعت را به پردازشگر مربوطه برساند .

برای برنامه هائیکه میزان خطای پائینی دارند ازین نوع دستگاه ممکن است مناسب نباشد .

یا به عبارت دیگر برنامه های با میزان خطای بالا از میزان اجرای پائین برخودار خواهند بود .

زمانیکه اطلاعات بصورت انتخاب گردند .

اگر پروگرامی یا کمپایلی اطلاعات را به پردازشگر واگذار نمایند که شبیه آنست که آنرا بکار ببرند ( مصرف کنند ) ، بعدا این نقص اجرائی تایید می شود .

برخلاف حافظه سازمان ماشین های خصوصی این واگذاری فقط کافی است خوب باشد چونکه از دست دادن اطلاعات هنوز می تواند در آنها نکته منفی بشمار آید .

یک راه حل دیگر اضافه کردن یک سری کوهرنت به حافظه اصلی برای پردازشگر است .

این دستور بلاک های حافظه اصلی را وادار به جابجائی خواهد کرد ، که باعث آزاد شدن کمپایلر یا پروگرامی حافظه اصلی در اختصاص دادن خواهد شده تا زمانیکه بلاک های حافظه تناوبا جلو و عقب نروند ، این طرح ممکن است از نظر قیمت و پیچیدگی گارنتر از قبلی ها باشد ولی از نظر ایمنی اطلاعات مناسبتر خواهد بود .

که به آن کش فقط حافظه گویند .

این تغییر محل می تواند در سطح صفحه بوسیله سیستم ظاهر شود یا می توانیم انجام آن را در سخت افزار هم ممکن بدانیم .

شکل 9015 اختیارات کوهرنتی را برای یک فضای یک آدرسی خلاصه کرده است .

بدلیل اینکه تعداد بین را نسبت به چیپ ها محدودند ، تمام پردازشگرها نمی توانند مستقیما در یک شبکه متصل شوند .

این محدودیت باعث بوجود آمدن یک توهم در نقطه نظرهای مطرح و نقشه یک شبکه گردیده است .

در شکل 906 خواص تعدادی از راههای متفاوت برای طراحی نشان داده شده است .

اما بهتر