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Interacción entre los recursos del sistema Marisa Gil (marisa@ac.upc.es) ENtornos Operativos para la Gestión de Recursos de Aplicaciones Paralelas CURSO 1.998-99 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Interacción Procesador-Memoria-Red La ejecución de un programa exige: • Estar en memoria • Tener el procesador Sólo son seleccionables de modo inmediato aquellas aplicaciones -código- que están en memoria. PRIMERA APROXIMACIÓN DE RELACIÓN Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 2 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Procesador-Memoria “Estar” en memoria tiene un factor “espacial” de DISTANCIA ¿A qué distancia están los datos para acceder? • UMA • NUMA Políticas de planificación de procesos adaptadas a memoria • Footprint scheduling: el proceso del cual hay más memoria (fallará menos) • MCS: en el procesador más cercano a su memoria Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 3 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Procesador-Memoria “Estar” en memoria tiene un factor “cualidad” en la JERARQUÍA ¿Qué mecanismos hardware de acceso y coherencia tiene la memoria? • NORMA • COMA Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 4 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Procesador-Memoria-Red Nivel de conexión del interfaz de red en la jerarquía de memoria ¿A qué nivel de la jerarquía llegan los datos? • Rendimiento versus latencia ¿Cómo afectan a los programas que ya están en memoria? • La comunicación necesita memoria porque los mensajes se envían a memoria • La computación necesita memoria porque los programas están en memoria Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 5 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Jerarquía de Memoria On-chip cache Off-chip cache Latencia decreciente Tamaño creciente CPU Memoria Principal Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 6 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Interfaz de red • Pasarela entre la jerarquía de memoria y la red • Está conectado lógicamente a uno o varios niveles de la jerarquía de memoria CPU On-chip cache Off-chip cache Interfaz de red Memoria Principal Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 7 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Procesador-Red • Un mensaje contiene datos producidos por un cálculo • Se efectuan cálculos sobre los datos recibidos en un mensaje Hay un cierto grado de compartición de datos entre procesado-red • ¿Cómo ha de integrarse en el cálculo un nuevo dato que llega? Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 8 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Relación cálculo-red CPU Cache Interfaz de red Memoria Principal CPU Cache Interfaz de red Memoria Principal Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 9 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Tiempo Granularidad de las comunicaciones Gestión de mensajes de baja latencia Secuencial Leyenda: cálculo comunicación Gestión de mensajes de alta latencia Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 10 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Ejemplos de conexión lógica (I) Procesador Cache Memoria Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... Interfaz de red Router CM-5 11 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Ejemplos de conexión lógica (II) Procesador Crossbar T9000 Cache Memoria Interfaz de red DMA para transporte red-cache Procesador indep. de la comun. Router Diseño específico para permitir paralelismo de granularidad fina Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 12 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Ejemplos de conexión lógica (III) Procesador Router Cache Interfaz de red y DMA Memoria AP1000 Acceso directo a la cache desde el interfaz de red (no interfiere el trabajo de la CPU) La cache debe ser externa (off-chip) El procesador debe permitir el acceso al chip a dispositivos externos Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 13 UPC/DAC Tardor 98 INTERACCIÓN ENTRE LOS RECURSOS DEL SISTEMA Ejemplos de conexión lógica (IV) Router Procesador Interfaz de red y DMA Memoria Cache Alewife Maneras de enviar mensajes: 1. Transferencia de DMA de cache o MP 2. Escritura directa a las colas del Interfaz de red 3. Operaciones de coherencia de cache Entornos Operativos para la Gestión de Recursos ... 14