Cours pour Ingénieur. Préparé par. Dr. Olfa Hamdi-Larbi

Transcription

1 Topologies des réseaux Cours pour Ingénieur Préparé par Dr. Olfa Hamdi-Larbi

2 Lorsqu'on exécute une application sur une machine parallèle, il est très rare que les instructions placées sur les ressources parallèles soient complètement indépendantes. elles doivent se communiquer des informations pour accomplir leur travail. 2

3 La fonction de communication peut se faire de deux manières : Par le partage d'une ressource : donnée commune en mémoire commune Par la copie d'une information et son expédition : envoi d'un message 3

4 Un Réseau Statique : est un réseau dont la topologie est définie une fois pour toute lors de la construction de la machine parallèle. Les réseaux statiques sont utilisés essentiellement dans : Machines à Passage de messages les machines Cellulaires etc. Dans ce cas, le réseau relie les processeurs entre eux : il s'agit d'un réseau d'intercommunication. 4

5 Un Réseau Dynamique: est un réseau dont la topologie peut varier au cours de l'exécution d'un programme parallèle ou entre deux exécutions de programmes. Les réseaux dynamiques sont souvent utilisés dans les Multiprocesseurs à Mémoire Partagée. 5

6 Machine à mémoire partagée CPU CPU CPU NETWORK MEMORY 6

7 structures d interconnection 16

8 Un réseau d interconnection dynamique Réseau Switchs à 1 étage; Un réseau crossbar utlise n² connections. 17

9 9

10 Tous les switchs doivent contenir : Une logique arbitre pour allouer un bloc mémoire dans le cas de conflit de demandes; Un module multiplexeur pour permettre la connexion entre le processeur gagnant et la mémoire 10

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12 Avantages : C est le type de réseau le plus puissant Il permet l accès simultané pour les entrées et les sorties à condition que toutes les sorties soient défférentes Un grand nombre de switchs individuels associés à chaque paire d E/S du réseau Incovénients : Prix énorme Le cablage et la complexité logique augmentent 12

13 Avec le bus central, il y a une seule connection Accès séquentiel Toutes les données doivent partager le même bus, donc le transfert de n données peut terminer à tout moment. 13

14 Avantages : La forme la plus simple Flexibilité Fiabilité La solution la moins chère Inconvénients : Le conflit de bus peut avoir lieu et ainsi ralentir les calculs La performance est limitée par le cycle du bus 14

15 basésurl utilisationdecomposants: switchc22 LeswitchC22adeuxentréesetdeuxsorties. 15

16 Exemple : destination port 4 (=100)

17 Machine à mémoire distribuée 17

18 Machine à mémoire distribuée 18

19 Machine à mémoire distribuée Les hypercubes : Si l hypercubepossède nœuds, la distance maximale entre deux nœuds est de d.

20 Machine à mémoire distribuée Avantages longueur des chemins de communication log(nombre de sommets), donc raisonnablement faible. degré = log(nombre de sommets) constant (pour un hypercube donné). Structure de réseau régulière. Bonne redondance réduction des conflits d accès. Inconvénients degré non fixe (dépend du nombre de nœuds) difficulté dans la construction d interfaces standards.

21 Machine à mémoire distribuée Les fat trees: Les branches les plus hautes ont plus de capacité de communication éviter les engorgements des arbres classiques

22 Machine à mémoire distribuée Un réseau totalement connecté : La distance entre deux nœuds est le nombre de liens distincts à emprunter pour acheminer une information de l un vers l autre. Dans un réseau totalement connecté, les processeurs sont à distance un. La topologie sera un compromis entre: *la difficulté à construire la machine; *la nécessité de maintenir une faible distance entre les nœuds.

23 Machine à mémoire distribuée Avantages Connexion directe pas de conflit d accès aux canaux de Communication physiques. communication rapide. Grande redondance. Inconvénients Nombre de canaux croit comme un carré beaucoup de liens physique. cher. Degrés des nœuds croissants: difficultés pour construire des interfaces d interconnexion standards.

24 Machine à mémoire distribuée Anneau: Avantages Nombre de canaux limité (fonction linéaire du nombre de sommets) Degré constant (2) construction d interfaces standards Inconvénients Longueur moyenne des chemins de communication = nombres de sommets / 2. communication lente. communication conflictuelle (séquentialisation). Faible redondance fragilité en cas de rupture.

25 Machine à mémoire distribuée Grille torique : Avantages degré constant (4) construction d interfaces standards. Structure de réseau régulière. Redondance supérieure à celle de l anneau. Inconvénients Nombre de canaux = O(n*m) (peut-être grand). longueur moyenne des chemins de communication = m + n / 2. communication lente. communication conflictuelle.

26 Machine à mémoire distribuée Topologies mixtes et reconfigurables On a envisagé des solutions mixtes, et des réseaux reconfigurables: Le constituant central d un réseau reconfigurable est un commutateur programmable permettant de relier à la demande les nœuds entre eux.

27 Cosmic-Cube Hypercube(26 nœuds dimension 6) Liens à 2 Mbits/s Intel-IPSC Hypercube Processeur intel et débit 10 Mbits/s Intel-IPSC/860 Hypercube Processeur inteli860 ou intel Mbits/s

28 Intel Paragon grille 2D Processeur i860xp débit 200Mo/s CRAY T3D tore 3D Processeur Alpha Mo/s Parsytec: le GC5 Grille 3D Transputer T Mo/s

29 Cray T3E tore 3D Processeur DEC alpha EV5 bande passante de 2 à 128 Go/s Marvel tore 2D Processeur alpha EV7 IBM SP2 cross-bar à deux niveaux Processeur RS/6000 bande passante de 150 Mo/s