Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Архитектура ЭВМ и систем

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

17.4. Производительность многопроцессорных компьютерных систем

Многопроцессорные компьютерные системы параллельной обработки создаются с целью повышения производительности однопроцессорных систем при минимальных затратах. Поэтому вопросы производительности параллельных компьютеров различных архитектур представляют большой интерес.

Производительность аппаратных средств

Многопроцессорные системы строят на основе стандартных модулей (процессорных элементов, модулей памяти, устройств ввода-вывода и др.), быстродействие которых определяется технологическими возможностями, используемыми схемными решениями и рядом других факторов. Стандартные модули вносят одинаковый вклад в производительность как однопроцессорных, так и многопроцессорных систем. Особенность многопроцессорных параллельных систем с точки зрения производительности обусловлена наличием сети межсоединений и связана с ее пропускной способностью и временем ожидания.

Время ожидания. Для пакетов небольшого размера (в виде одного слова или строки кэш-памяти) полное время ожидания оценивается временным интервалом от момента отправления пакета до момента получения ответа. Время ожидания зависит от пункта назначения, в который процессорный элемент направляет сообщение:

  • • при посылке пакета в память время ожидания оценивается временем, которое требуется на чтение и запись пакета;
  • • при посылке пакета другому процессорному элементу временем ожидания является время, затрачиваемое на межпроцессорную связь.

Время ожидания состоит из нескольких составляющих и зависит от способа коммутации каналов:

• для способа коммутации с резервированием время ожидания складывается из времени установки и времени передачи:

■ при установке схемы высылается пробный пакет (чтобы зарезервировать необходимые ресурсы), принимается обратное сообщение, после чего ассемблируется пакет данных;

■ готовый пакет можно передавать на полной скорости.

Таким образом, если общее время установки составляет Ts, размер пакета равен р бит, а пропускная способность b бит в секунду, то время ожидания в одну сторону составит Ts+p/b. При дуплексной передаче, не требующей времени установки на ответ, полное время ожидания для передачи пакета составляет Ts+2p/b секунд;

  • • при коммутации с промежуточным хранением (сбуферизацией) пробный пакет в пункт назначения заранее не посылается, но все равно затрачивается некоторое время Та на компоновку пакета. Время передачи в одну сторону до первого коммутатора составляет Та+р/b. При прохождении через коммутатор вносится дополнительная задержка Td, включающая время обработки и время ожидания в очереди, пока не освободится выходной порт. Если маршрут пролегает через п коммутаторов, то общее время ожидания в одну сторону составляет Ta+n(p/b+ Td)+p/b, где последнее слагаемое учитывает копирование пакета из последнего коммутатора в пункт назначения;
  • • при коммутации без буферизации пакетов благодаря отсутствию необходимости посылки пробных пакетов и хранения в буферах время ожидания в одну сторону складывается из времени начальной установки для компоновки пакета и времени на передачу битов (Ta+p/d). Задержка распространения сигнала незначительна, и ее не учитывают.

Пропускная способность. Мерой для количественной оценки служит число байтов, которое система способна перемещать в секунду. Используются следующие показатели пропускной способности:

  • • пропускная способность между двумя модулями, или одного канала;
  • суммарная пропускная способность, вычисляемая сложением пропускной способности всех каналов связи. Она показывает максимально возможное число байтов, которые можно передать сразу;
  • средняя пропускная способность каждого процессорного элемента. На практике пропускная способность сокращается по ряду причин.

Например, поскольку каждый пакет всегда содержит служебные сигналы и данные, при отправке 1024 пакетов по 4 байта каждый никогда не будет достигнута такая же пропускная способность, как и при отправке 1 пакета на 4096 байт. Вместе с тем для достижения малого времени ожидания лучше использовать пакеты с небольшим количеством бит, поскольку большие пакеты могут надолго заблокировать линии и коммутаторы. Поэтому необходимо искать компромиссное решение между достижением низкого времени ожидания и высокой пропускной способности. Обычно вначале стремятся получить требуемое время ожидания, а уже потом решают вопросы, связанные с пропускной способностью.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>