МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу ПРОЕКТУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ для студентів спеціальності 8.091501 “Комп`ютерні системи та мережі” денної та заочної форм навчання Київ 2012 ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ Сучасні обчислювальні системи являють собою високопродуктивні, відмовостійкі засоби обчислювальної техніки. У зв’язку з безперервним розширенням сфери застосування обчислювальних систем і необхідністю вирішення все більш складних задач у промисловості постійно зростають вимоги до їх продуктивності та надійності. Для закріплення практичних навичок, отриманих при вивченні курсів “Проектування комп’ютерних систем” та “Дослідження та проектування комп’ютерних систем”, передбачено виконання лабораторних робіт. Лабораторні роботи супроводжуються складанням звіту і виконуються в лабораторії кафедри обчислювальної техніки. Перш ніж розпочати виконання лабораторної роботи, необхідно ознайомитись з теоретичними відомостями. Звіт по лабораторній роботі повинен бути оформлений на окремих аркушах, містити титульний аркуш, на якому має бути вказана тема лабораторної роботи, назва дисципліни, факультет, група, прізвище, ім’я, по батькові студента, варіант лабораторної роботи, мета, загальні теоретичні відомості, хід виконання роботи, схеми та рисунки, висновки. Лабораторні роботи 1-5 ВИЗНАЧЕННЯ ТОПОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ П’ЯТИ МАСШТАБОВАНИХ КЛАСТЕРНИХ МРР СИСТЕМ Мета робіт: вивчення властивостей різних масштабованих МРР систем на базі їх топологічних характеристик. Загальні теоретичні відомості MPP системи або системи з масовим паралелізмом – це багатопроцесорні компютерні системи (КС) з локальною пам’яттю. Їх основна перевага – необмежена масштабованість (можливість нарощування кількості процесорів у системі без зміни їх властивостей). У звязку з цим МРР системи можуть складатись із сотень, тисяч і навіть десятків тисч процесорів. Так, сучасні найбільш продуктивні системи такі, як Roadrunner включають більше 192 тисяч процесорів, а Blue Jene/L - біля 213 тисяч процесорів. Найбільш важливим аспектом МРР систем є те, як взаємодіють між собою окремі процесори. Конфігурація системи міжпроцесорного зв’язку істотно впливає на порядок підключення ліній зв’язку, що з’єднують окремі процесори. Організація внутрішніх комунікацій КС називається топологією. Залежно від того, чи залишається конфігурація взаємозв’язків незмінною (доки виконується відповідне завдання), розрізняють КС зі статичною та динамічною топологіями. В статичних КС структура взаємозв’язків фіксована. В КС із динамічною топологією в процесі обчислень конфігурація взаємозв’язків за допомогою програмних засобів може бути оперативно змінена. До статичних топологій відносять такі, де між двома вузлами можливий лише один чи декілька фіксованих шляхів, тобто немає комутуючих пристроїв. З можливих критеріїв класифікації статичних КС обирають їх розмірність. З цих позицій розрізняютьодновимірні топології (лінійний масив); двовимірні топології (кільце, зірка, дерево, решітка); багатовимірні топології (повнозв’язана топологія); гіперкубічну топологію. У простій лінійній топології вузли системи утворюють одновимірний масив та з’єднані у ланцюг (рис.1).
Рис. 1. Лінійна топологія КС У лінійній топології час передавання повідомлення залежить від відстані між вузлами, а відмова одного з них може призвести до неможливості передавання повідомлення. З цього приводу в лінійних КС використовують відмовостійкі вузли, які при відмові ізолюють себе від мережі, дозволяючи повідомленню обминути несправний вузол.
Рис. 2. Кільцева топологія КС Стандартна кільцева топологія (рис.2) являє собою лінійний ланцюг, кінці якого з’єднані між собою. Недолік: додавання чи вилучення вузла потребує демонтажу мережі. Зіркоподібна організація вузлів (рис. 3) рідко використовується для об’єднання процесорів багатопроцесорної КС, але добре працює, коли поті...