Tempos de comunicação em multiprocessadores

Abstract

Na pesquisa por novas maneiras de se obter maior poder de processamento dos computadores, o paralelismo é considerado uma alternativa viável. Mas a replicação de processadores não representa por si só um avanço nestas pesquisas. Problemas surgiram, antes Inexistentes no paradigma seqüencial: paralelização da solução, mapeamento no arquitetura alvo, balanceamento da carga da maquina paralela, comunicação e sincronização, entre outros. Em particular, a comunicação entre processos em um multiprocessador fracamente acoplado é um aspecto crucial que afeta o desempenho deste tipo de sistema como um todo. Quatro estratégias de comunicação entre processadores são apreciadas neste trabalho: comutação de mensagens ("message switching"), "virtual cut — through", "rendez — vous" "wormhole". Para cada caso, modelos analíticos (baseados em teoria de filas) e de simulação discreta são desenvolvidos e aplicados a fim de determinar, dentro de certos contextos, qual a melhor estratégia. O "cut — through" e a comutacão de mensagens (este última não depende de hardware especifico) são as melhores políticas para sistemas com elevado grau de comunicação (os modelos destas estratégias, utilizados neste trabalho, já foram desenvolvidos na literatura por Kerman) e Kielnrock). O "wormhole", que apresenta características de reserve, pode ser apropriado para sistemas com pouca troca de mensagens. "Rendez—vous" não depende de hardware especial, mas apresenta maior tempo de comunlcação em relação as outras estratégias. Os modelos descritos foram construídos de acordo com uma metodologia passo-a-passo e modular. Esta metodologia é também apresentada e fundamenta a linha de raciocínio desenvolvida durante a apresentac5o dos diferentes capítulos desta dissertação.

In the research for more computer processing power, parallelism is a feasible alternative. But the processor replication alone doesn't represent an advance In this field. New problems, absent in the sequential paradigm, have appeared: solution paralleilzatIon, mapping, load balancing, synchronization, communication and others. The communication between processes In loosely - -coupled multiprocessors affects the system performance as a whole. Four Interprocessor communication strategies are analyzed in this work: message switching, virtual cut- -through, "rendez — vous" and wormhole. For each case, analytic (based on queueing theory) and simulation models are developed and applied In order to determine which strategy is the best and under which contexts. Cut—through and message switching (this last strategy doesn't depend on specific hardware) are better for heavy — loaded systems (these strategies were already modelled by Kerman) and Kleinrock). Wormhole (presenting blocking and reserving aspects) can be more suitable for systems with low communication level. "Rendez — vous" doesn't depend on special hardware, but generates longer communication times than those generated by the other communication strategies. The models described were developed according to a step — by — step and modular methodologyThis method Is also presented and gives logical support to the work through the different chapters.