Ein dynamisch rekonfigurierbares Multiprozessorsystem mit einem verteilten Verbindungsnetz:
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Düsseldorf
VDI Verl.
1992
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|---|---|
| adam_text | Titel: Ein dynamisch rekonfigurierbares Multiprozessorsystem mit einem verteilten Verbindungsnetzwerk
Autor: Braam, Reinhold
Jahr: 1992
Inhaltsverzeichnis
0 Einleitung 1
1 Konfigurierbare Multiprozessorsysteme 4
1.1 Kommunikationskonzepte in Multiprozessor- und
Multicomputersystemen 5
1.2 Motivation - Klassifikation der Konfigurierbarkeit 6
1.3 Stand der Entwicklung 7
2 Anforderungen an die zu entwickelnde Multiprozessor-Architektur 13
2.1 Zuverlässigkeit und Leistungs/Kosten-Verhältnis 13
2.1.1 Rechenleistung und Verluste in einem Multiprozessorsystem... 13
2.1.2 Zuverlässigkeit eines Multiprozessorsystems 15
2.2 Modellierung eines Multiprozessorsystems durch K-Graphen 17
2.3 Einflußgrößen auf die Zuverlässigkeit und das Leistungs/Kosten-
Verhältnis eines Multiprozessorsystems 18
2.3.1 Komplexität und Kompliziertheit 19
2.3.2 Kommunikationsdistanz 20
2.3.3 Konnektivität und Rekonfigurierbarkeit (Fehlertoleranz) 22
2.3.4 Skalierbarkeit - Erweiterbarkeit 23
2.4 Dynamisches Verhalten des Multiprozessorsystems 25
2.4.1 Blockierverhalten 26
2.4.2 Deadlock-Problem 26
2.4.3 Kontrolle der Topologie 27
2.5 Eigenschaften aus Sicht des Benutzers 28
2.6 Zusammenfassung der qualitativen Merkmale 29
3 Die DAMP-Architektur 30
3.1 Der verwendete Prozessor 31
3.2. Transportmechanismen und Routingverfahren 33
3.2.1 Transportmechanismen 33
3.2.2 Routing-Verfahren 34
3.2.3 Transportmechanismen im DAMP-System 35
3.3 Das verteilte Verbindungsnetzwerk 36
3.4 Die hierarchische Kommunikations- und Kontrollstruktur 38
3.5 Topologien mit begrenzten Nachbarschaften 41
3.5.1 Linien, Ringe und vermaschte Ringe 44
3.5.2 De Bruijn Graphen 45
3.5.3 Feld- und Torus-Strukturen 46
3.5.4 Binäre Hyperkuben 47
3.5.5 r-adische Bäume 48
3.5.6 Pyramiden 49
3.5.7 Abschließender Vergleich 50
3.6 Die feste Topologie des DAMP-Systems 51
2.6.1 Die Verbindungsbreite w im DAMP-System 51
3.6.2 Der oktogonale Tonis 56
3.6.3 Der De Bruijn Graph zur Basis vier 60
3.7 Das dynamische Verhalten der DAMP-Architektur am Beispiel des
oktogonalen Tonis und des De Bruijn Graphen 61
3.7.1 Modellieren einer Kommunikationslast im DAMP-System 62
3.7.2 Untersuchung des dynamischen Kommunikationsverhaltens 65
3.7.2.1 Analytische Abschätzung des Blockierverhaltens von
Tonis und De Bruijn Graph 66
3.7.2.2 Simulation dynamischer Kommunikationslasten im
DAMP-System 69
3.7.2.2.1 Quasi-statischer Konfigurationsmodus mit
zentraler Kontrolle 71
3.7.2.2.2 Quasi-dynamischer/ dynamischer Konfigu¬
rationsmodus mit zentraler Kontrolle 74
3.7.2.2.3 Dynamischer Konfigurationsmodus mit
dezentraler Kontrolle der Topologie und
deterministischer Wegfindung 78
II
3.7.2.2.4 Dynamischer Konfigurationsmodus mit
dezentraler Kontrolle der Topologie und
adaptiver Wegfindung 88
3.7.2.3 Fehlertoleranzuntersuchung im dynamischen
Konfigurationsmodus mit dezentraler Kontrolle der
Topologie und adaptiver Wegfindung 93
3.7.4 Abschließende Zusammenfassung der Ergebnisse 96
4 Das DAMP-System 98
4.1 Beschreibung der Hardware 98
4.1.1 Das DAMP-Modul 98
4.1.2 Einbindung des DAMP-Moduls in die feste Topologie 102
4.1.3 Die Masterfunktion eines DAMP-Moduls 104
4.1.4 Schnittstellen des DAMP-Moduls zur Peripherie 106
4.2 Konfigurationsmodi des DAMP-Systems 107
4.3 Benutzermodell 112
4.4 Zentraler Verbindungsaufbau 114
4.5 Dezentraler Verbindungsaufbau 116
5 Leistungsmessung am DAMPl-Prototypen 118
5.1 Verbindungsaufbau unter zentraler Kontrolle 119
5.2 Verbindungsaufbau unter dezentraler Kontrolle 121
6 Anwendungsbeispiel für den zentralen Verbindungsaufbau 124
6.1 Modellbildung 125
6.2 Simulationsalgorithmus 128
6.3 Parallelisierung des Simulationsalgorithmus 129
6.4 Implementierung unter Helios 130
6.5 Implementierung unter dem zentralen Management 130
6.6 Zusammenfassung der Ergebnisse 132
in
7 Zusammenfassung und Ausblick 134
8 Literaturverzeichnis 138
ANHANG 144
AI Symbole 144
A2 Register 151
IV
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