CC BY
34
Увеличение производительности при увеличении размера блока данных CDU (рис. 2,а, 3,а) можно объяснить тем, что уменьшается количество RDMA-операций при доступе к списку, так как за один раз считывается большее количество элементов списка (р^мер элемента в данном случае равен 16 байтам). Боль-
CDU
транзакций (рис. 2,6, 3,6).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Reinders J. Transactional Synchronization in Haswell // Intel Software Network. URL: http://software.intel.com/en-us/blogs/2012/02/07/transactional-synchronization-in-haswell/ (дата обращения: 9.05.2012).
2. Merritt R. IBM plants transactional memory in CPU // Intel Software Network. URL: http://www.eetimes.com/electronics-news/4218914/IBM-plants-transactionaI-memory-in-CPU (дата обращения: 9.05.2012).
3. Grahn H. Transactional Memory // In: J. Parallel Distrib. Comput. - 2010. - Vol. 70 (10).
- P. 993-1008.
4. Bocchino R.L., Adve V.S., Chamberlain B.L. Software transactional memory for large scale clusters // In Proc. ACM SIGPLAN Symp. on Principles and Practice of Parallel Prog. (PPOPP 2008), 20-23 February 2008, Salt Lake City, UT, USA. - P. 247-258.
5. Saad M.M., Ravindran B. Transactional Forwarding Algorithm: Technical Report // ECE Dept., Virginia Tech, January 2011.
6. Larus J., Kozyrakis C. Transactional Memory // In: Communications of the ACM. - 2008.
- Vol. 51 (7). - P. 80-88.
7. . .
DSTM_P1 // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах: Материалы XI Всероссийской конференции (Н. Новгород, 2-3 ноября 2011 г.) / Под ред. проф. В Л. Гергеля. - Н. Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2011. - С. 102-107.
8. Velox Project. Dresden TM Compiler // URL: http://www.velox-project.eu/software/dtmc (дата обращения: 9.05.2012).
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н. Н.И. Витиска.
Данилов Игорь Геннадьевич - Технологический институт ф едерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге; e-mail: [email protected]; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ГСП 17А; тел.: 88634371773; кафедра математического обеспечения и применения ЭВМ; аспирант.
Danilov Igor Gennad'evich - Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”; GSP 17A, 44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia; e-mail: [email protected]; phone: +78634371773; the department of software engineering; postgraduate student.
УДК 004.724.4
Д.В. Кутузов, А.В. Осовский, Е.А. Моторина ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ КОММУТАЦИЯ В МНОГОЗВЕННЫХ СХЕМАХ
Рассматриваются проблемы построения параллельных пространственных комму -
.
реализации параллельной коммутации в многозвенных схемах. В статье описана структура параллельного кроссового коммутатора, который является базовым при построении многозвенных схем. Описывается структура коммутационного элемента параллель-
ных пространственных коммутационных систем. Параллельные пространственные коммутационные системы, базирующиеся на таких ячейках коммутации позволят сократить время установления соединений и потери, обусловленные занятостью общего .
Коммутация; параллельная коммутация; пространственная коммутация; кроссовые схемы; многозвенные схемы; элементы коммутации
D.V. Kutuzov, A.V. Osovskiy, E.A. Motorina PARALLEL SWITCHING IN MULTISTAGE SYSTEMS
The article is devoted to the problems of building the parallel space switching systems. The shortcomings of crossbar switches are being analyzed as well as the possibilities of realization of parallel switching in ladder circuits. There is also a description of the structure of parallel cross switch which is the basic one in building the ladder circuits. The structure of the switching elements of the parallel space switching systems is described as well. The parallel space switching systems based on such switch cabins will allow to reduce the connection time and losses caused by the congestion of the general control unit.
Switching; parallel switching; space switching; cross switch; multistage schemes; switching elements.
При реализации различных режимов коммутации значительную роль играют механизмы настройки коммутационных схем. Настройка коммутационной системы - это процесс установления составляющих ее коммутационных элементов в опреде-, . установить необходимые соединения источников и приемников информации в системе пространственной коммутации или передать пакет в системе пакетной комму, .
Наиболее распространенной схемой коммутации является матричная схема. Кроссовая (матричная) однозвенная схема является неблокирующей коммутационной схемой и может работать во всех режимах коммутации [1] - разовом, одиночном или пачечном. Ее недостатком является большое число точек коммутации: KxM, где N - число входов; M - число выходов.
При этом при полном использовании схемы из K точек коммутации будет работать лишь min {N, M} то чек. В кроссовой схеме может быть реализован децентрализованный режим управления, если каждый коммутационный элемент ( ) .
В ряде работ показано, что на базе данной схемы может быть реализована параллельная децентрализованная настройка как в разовом режиме коммутации [2], так и в пачечном при динамически поступающих требованиях на установле-
[3, 4, 7].
Число точек коммутации в кроссовой схеме можно сократить, если использовать многокаскадную (иногда говорят, многозвенную) структуру построения коммутационной системы. Тогда, используя кроссовые коммутаторы малой раз, .
,
[5]:
♦ все коммутаторы, принадлежащие одному каскаду, имеют одинаковую
;
♦
коммутатора следующего каскада;
♦
;
♦
.
9б
Многокаскадный коммутатор производит соединение входов с выходами с помощью переключения коммутаторов отдельных каскадов. Зачастую одну и ту же пару выход/вход можно соединить, используя различные коммутаторы проме-.
, ,
(матричная) схема, были разработаны Ч. Клоссом [6].
Схемы формируются из трех каскадов (рис. 1) коммутаторов: Ш/и коммутаторов (ихт) в первом (входном) каскаде, Ш/и коммутаторов (тхи) в третьем (выходном) каскаде и т промежуточных коммутаторов гхг, где г=Ш/и.
Соединения внутри коммутатора строятся следующим образом: 7-й выход г-го коммутатора входного каскада соединен с г-м входом 7-го промежуточного коммутатора; 7-й вход к-ого коммутатора выходного каскада соединен с к-м выходом 7-го промежуточного коммутатора.
Данный тип коммутаторов позволяет соединять любой вход с любым выхо-
,
потребовать разрыва и переустановления всех соединений. Однако при т>2и-1 эта схема является неблокирующей коммутационной схемой и уже установленные в ней соединения не влияют на вновь образуемые. Существуют и другие неблокирующие многозвенные схемы.
Недостатком подобных схем является сложность настройки подобных схем, так как неизвестны какие-либо эффективные алгоритмы их параллельной настройки в пачечном режиме.
Рис. 1. Трехкаскадная схема Ч.^осса
Параллельная коммутация может быть реализована и в многозвенных схемах. Каждый коммутатор многозвенной схемы представляет собой матрицу коммутационных элементов. Такая матрица [7], реализующая пачечный режим ком, -, , -( . 2):
(1), (2) -
ных линий (3).
Функционирование системы осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом: на вход системы поступают требования на установления соединений. Каждое такое требование представляет собой информационный пакет, имеющий заголовок - тэг, идентифицирующий выходную линию коммутационной системы, на которую необходимо переслать данный пакет. Так как требования на установ-
ление соединения (пакеты) поступают на входы системы в случайные моменты времени, т.е. асинхронно, а осуществление идентификации возможно лишь в определенные моменты времени, то требование должно быть задержано до момента, когда возможно начать сравнение тэгов и коммутацию. Такая задержка осуществляется блоками синхронизации поступающих пакетов с моментов идентификации и может быть различна для пакетов, поступивших в разные моменты времени.
( ), , -
.
Идентификация представляет собой процесс побитного сравнения тэга ли, ( ), тэгов выходных линий, генерацию которых производят блоки 3 (рис. 2). При совпадении тэга выходной линии с тэгом, содержащимся в заголовке пакета, соответствующим коммутационным элементом устанавливается соединение для прохождения пакета на выход системы. После прохождения пакета соединение должно быть разрушено. Все функции разрешения конфликтов, которые возникают, на,
, 2.
Рис. 2. Параллельная матричная коммутационная система
Коммутационный элемент является в данной системе наиболее сложным звеном. Однако он может быть представлен цифровым автоматом, состоящим из операционной и управляющей частей (рис. 3). В состав операционной части входят та, , -ции. Узел сравнения идентификаторов служит для сравнения идентификатора, содержащегося в заголовке пакета, и идентификатора, поступающего из блока генера-. , попытке установить соединение от двух или более входов к одному выходу. Узел коммутации служит для установления и удержания соединения, в случае, если , .
Коммутационный элемент имеет следующий алгоритм функционирования. Изначально коммутационный элемент находится в состоянии ожидания сигнала «начало идентификации».
Если сигнал «начало идентификации» подан, то проверяется, нет ли блокировок столбца (наличия сигнала «блокировка столбца», строки, а также собственной блокировки).
Рис. 3. Коммутационный элемент
В случае отсутствия этих сигналов выдается сигнал разрешения сравнения идентификаторов в блоке сравнения. Проверка блокировок производится с целью исключения попытки установить соединение в заблокированном столбце. Если же один из сигналов присутствует, то коммутационный элемент переходит в состояние ожидания, т.е. в начальное состояние.
« ». -
,
, .
коммутационный элемент переходит в состояние ожидания.
Проверяется и разрешается конфликт: определяется приоритет коммутаци-, .
, .
, ,
.
Параллельные пространственные коммутационные системы, базирующиеся на таких ячейках коммутации позволят сократить время установления соединений и потери [8], обусловленные занятостью общего устройства управления.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дудко А.Л. Неблокирующие коммутационные схемы. - М.: ВЦ АН СССР, 1990. - 59 с.
2. Ах. №1441471 СССР, МПК Н 03 К 17/04. Матричный коммутатор с параллельной настройкой / Каляев А.В., Жила В.В.; заявитель Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Кадмыкова. - №4142175/21-21; заявл. 03.11.86; опубл. 30.11.88. Бюл. №44.
3. Kutuzov D. Switching Element for Parallel Spatial Systems / D.Kutuzov, A.Utesheva // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2011), Proceedings.
- Krasnoyarsk: Russia Siberia Section of the IEEE Siberian Federal University, september 15-16, 2011. - P. 60-62.
4. Кутузов Д.В., Утешева AM. Схемотехническая реализация и моделирование коммута-
// -
пийский журнал: управление и высокие технологи. - Астрахань: Изд. дом Астраханский университет». - 2010. - № 3 (11). - С. 11-16.
5. . . . / . . . . - .:
Радио и связь, 1993. - 302 c.
6. Closs C.A. A study of non-blocking switching networks // Bell Syst. Tech. J. - 1953. - Vol. 32.
- 2. - P. 406-424.
7. Кутузов Д.В. Параллельные устройства распределения и обработки информации / Кутузов Д.В., Осовский А.В. // Монография. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co.KG, 2012. - 103 c.
8. Кутузов Д.В., Осовский AM. Имитационное моделирование параллельной пространст-
// -
ческого университета: Межвуз. сб. науч. ст. - Волгоград: ВолГТУ, 2007. - Вып. 3,
№ 9 (35)." - С. 137-139.
Статью рекомендовал к опубликованию к.т.н., доцент ДМ. Сурков.
Кутузов Денис Валерьевич - ФГБОУ ВПО Астржанский государственный университет»; e-mail: [email protected] 414004, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, к. 415; тел.: 88512541817; ; . . .; .
- e-mail: [email protected];
; . . .; .
Моторина Екатерина Алексеевна - [email protected]; 414004, г. Астрахань, ул. Та, 20 , . 220; .: 88512255358; -
гий, студентка.
Kutuzov Denis Valer’evich - Astrakhan State University; e-mail: [email protected]; Tatisheva street, 20a, office 145, Astrakhan, 415414004, Russia; phone: +78512541817; the department of information systems; cand. of eng. sc.; associate professor.
Osovskiy Alexey Victorovich - e-mail: [email protected]; the department of information systems; cand. of eng. sc.; associate professor.
Motorina Ekaterina Alexeevna - e-mail: [email protected]; 20a, Tatisheva street, office 220, Astrakhan414004, Russia; phone: +78512255358; the faculty of mathematics and information technology; student.
УДК 681.3.07
А.Е. Бондарев
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СТРУКТУР В ПРОСТРАНСТВЕ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Рассматривается подход, предназначенный для быстрой приближенной оценки условий возникновения нестационарных пространственно-временных структур в потоках. Этот подход основан на решении оптимизационной задачи и применении методов визуального представления для анализа многомерного массива дискретных данных, получаемого в результате вычислений. Решение задачи оптимизационного анализа реализовано с помощью параллельного алгоритма в форме многозадачного расчета. Применение этого
1GG
