Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем. Простые коммутаторы

Коммуникационные среды вычислительных систем (ВС) состоят из адаптеров вычислительных модулей (ВМ) и коммутаторов, обеспечивающих соединения между ними. Используются как простые коммутаторы, так и составные, компонуемые из набора простых. Простые коммутаторы могут соединять лишь малое число ВМ в силу физических ограничений, однако обеспечивают при этом минимальную задержку при установлении соединения. Составные коммутаторы, обычно строящиеся из простых в виде многокаскадных схем с помощью линий "точка-точка", преодолевают ограничение на малое количество соединений, однако увеличивают и задержки.

Простые коммутаторы

Типы простых коммутаторов:

• с временным разделением ;
• с пространственным разделением.

  Достоинства: простота управления и высокое быстродействие.

  Недостатки: малое количество входов и выходов.

  Примеры использования:
• простые коммутаторы с временным разделением используются в системах SMP Power Challenge от SGI,
• простые коммутаторы с пространственным разделением (Gigaplane) используются в семействе Sun Ultra Enterprise.

Простые коммутаторы с временным разделением

Простые коммутаторы с временным разделением называются также шинами или шинными структурами. Все устройства подключаются к общей информационной магистрали, используемой для передачи информации между ними (рис. 9.1). Обычно шина является пассивным элементом, управление передачами осуществляется передающими и принимающими устройствами.

Процесс передачи выглядит следующим образом.

Рис. 9.1. Общая схема шинной структуры

Передающее устройство сначала получает доступ к шине, далее пытается установить контакт с устройством-адресатом и определить его способность к приему данных. Принимающее устройство распознает свой адрес на шине и отвечает на запрос передающего. Далее передающее устройство сообщает, какие действия должно произвести принимающее устройство в ходе взаимодействия. После этого происходит передача данных.

Так как шина является общим ресурсом, за доступ к которому соревнуются подключенные к ней устройства, необходимы методы управления предоставлением доступа устройств к шине. Возможно использование центрального устройства для управления доступом к шине, однако это уменьшает масштабируемость и гибкость системы.

Для разрешения конфликтов, возникающих при одновременном запросе устройств на доступ к шине, используются различные приемы, в частности:

• назначение каждому устройству уникального приоритета (статического или динамического);
• использование очереди запросов FIFO ;
• выделение фиксированных временных интервалов каждому устройству.