Устройства ядра ОА-архитектуры dataflow-ВС - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах

Ядром вычислительной dataflow-системы будем называть совокупность оборудования, которое осуществляет сбор данных для формирования исполняемого пакета. В классических системах ядром является устройство на основе ассоциативной памяти, которое осуществляет сбор и поиск токенов, формирующих исполняемый пакет. Под контролем ядра находятся несколько исполнительных устройств - после того, как ядро набирает комплект данных для выполнения операции, оно формирует исполняемый пакет, определяет исполнительное устройство, которые будет его обрабатывать, и посылает пакет на обработку исполнительному устройству.

Главную роль в организации ядра объектно-атрибутной системе играет совокупность функциональных устройств под управлением ФУ Менеджера. В его задачи входит определение функционального устройства, для которого предназначен вновь пришедший токен, иными словами, информационная пара, а также передача данной ИП и прием ИП с других ядер. Полный пакет данных собирается во внутренних регистрах функционального устройства.

На рисунке 8 приведена структурная схема объектно-атрибутной dataflow-вычислительной системы, которая управляется Менеджером функциональных устройств. На схеме видно, что Менеджер принимает данные с различных устройств, и, на основе содержащейся в них информации, выполняет планирование ресурсов системы. Данное функциональное устройство состоит из двух частей: внутреннего контекста и реализации логики работы. Реализовать требуемый функционал ФУ-менеджера можно при помощи нескольких исполнительных устройств: либо универсального ядра процессорного ядра, либо при помощи специального устройства, которое могло бы реализовывать логику работы нескольких функциональных устройств различного типа. Очевидно, чтоиспользуя специализированные устройства можно добиться максимальной производительности системы, однако, такой подход увеличивает стоимость аппаратных средств для реализации.

структура ядра объектно-атрибутной системы

Рисунок 8 - Структура ядра объектно-атрибутной системы

Планирование вычислений в функциональном устройстве Менеджера, происходит следующим образом:

    1) Диспетчер хранит во внутренних регистрах очередь запросов на предоставление ресурсов тому или иному устройству. Если для функционального устройство, от которого пришел очередной запрос, не предоставлено исполнительное устройство, а другие ИУ заняты, то данный запрос помещается в очередь. 2) Когда одно из исполнительных устройств освобождается, т. е. некоторое функциональное (виртуальное) устройство завершает свою работу, то на данное исполнительное устройство загружается контекст виртуального устройства, находящегося в голове очереди ожидания ресурсов. Устройство, которому были предоставлены устройства будем называть активным. 3) В состав Диспетчера также входят специальные очереди милликоманд для ФУ. Некоторая милликоманда будет попадать в данную очередь в тех случаях, когда она была адресована виртуальному устройству, которому не были предоставлены аппаратные средства, и которое, в свою очередь, не находится в состоянии ожидания ресурсов (в таких случаях Диспетчер ставит функциональное устройство в очередь запросов, а пришедшую милликоманду помещает в очередь запросов для данного ФУ), или функциональному устройству, которое находится в очереди ожидания ресурсов, или устройству, для которого были предоставлены аппаратные ресурсы. 4) В случаях, когда очередь запросов на предоставление ресурсов покидает активное устройство, милликоманды, предназаченные для этого устройства переходят на выполнения на данном устройстве.

Т. к. функциональное устройство самостоятельно уведомляет диспетчер устройств о заверши совей работы, можно утверждать, что в архитектуре используется невытесняющий параллелизм. Однако, предусмотрены те аварийные случаи, когда диспетчер сомостоятельно отнимает ресурсы у активного устройства.

Вычислительная среда, разработанная для программирования и моделирования, работает по принципу ОА-архитектуры. Данная среда обладала следующими возможностями:

    - Запуск и отладка программ, написанных на параллельном ОА-языке - Создание виртуальных ФУ из общего набора реализованных ФУ - Сохранение и восстановление ОА-образа ВС

Однако, для проведения имитационного моделирования на данной системе этих функциональных возможностей было недостаточно. Поэтому среда была доработана для решения следующих задач:

    - Планирование вычислений виртуальных функциональных устройств между исполнительными устройствами - Сбор сведений о моделируемом процессе при запуске параллельного вычислительного процесса для анализа производительности ВС

Для реализации перечисленных возможностей были разработаны дополнительные ФУ, обеспечивающие их выполнение.

Похожие статьи




Устройства ядра ОА-архитектуры dataflow-ВС - Преимущества применения dataflow-парадигмы в вычислительных системах

Предыдущая | Следующая