Введение
1. Исследование и выбор схемы построения коммуникационной среды для создания параллельных ЭВМ индустриального применения 17
1.1. Анализ области применения 17
1.2. Требования, предъявляемые к коммуникационным средам параллельных ЭВМ индустриального применения 18
1.3. Коммуникационные среды и архитектуры параллельных ЭВМ 20
1.3.1. Классификация коммуникационных сред 20
1.3.2. Основные типы архитектур параллельных ЭВМ 22
1.3.2.1. Симметричные мультипроцессорные системы 22
1.3.2.2. Системы с неоднородным доступом к памяти 23
1.3.2.3. Системы с массовым параллелизмом 24
1.3.2.4. Кластерные системы 27
1.3.2.5. Неоднородные системы 27
1.4. Выбор схемы построения коммуникационной среды, удовлетворяющей поставленным требованиям 28
1.4.1. Промышленные сети класса FieldBus 29
1.4.2. Высокопроизводительные коммуникационные среды масштаба вычислительной системы для создания параллельных ЭВМ научного и офисного применения 30
1.4.3. Высокопроизводительные коммуникационные среды масштаба вычислительной системы для создания параллельных ЭВМ индустриального применения зарубежных производителей 35
1.4.4. Двухслойная схема построения коммуникационной среды для создания параллельных ЭВМ индустриального применения 39
Выводы 42
2. Разработка методов и средств, используемых при построении верхнего слоя коммуникационной среды параллельной ЭВМ индустриального применения 44
2.1. Реализация индустриального Ethernet/Fast Ethernet на базе контроллера коммутатора/адаптера сетей Ethernet/Fast Ethernet 44
2.2. Разработка блоков контроллера коммутатора, повышающих эффективность его использования для построения коммуникационных сред параллельных ЭВМ кластерного типа 46
2.2.1. Организация управления коммутацией кадров в коммутаторе 46
2.2.1.1. Методы построения адресной таблицы 46
2.2.1.2. Методы организации транковых соединений 55
2.2.2. Масштабирование коммутаторов 58
2.3. Структура разработанного контроллера коммутатора Ethernet/Fast Ethernet 62
Выводы 67
3. Исследование и разработка методов построения нижнего высокопроизводительного слоя коммуникационной среды для создания параллельных ЭВМ индустриального применения 69
3.1. Исследование методов организации высокопроизводительных коммуникационных протоколов 69
3.1.1. Многоуровневая организация коммуникационных протоколов 69
3.1.2. Специализированные высокопроизводительные коммуникационные интерфейсы 71
3.1.2.1. Виртуальный интерфейс VI 73
3.1.2.2. Коммуникационная библиотека Myricom GM 76
3.1.2.3. Коммуникационная библиотека Quadrics QNA API 77
3.2. Разработка методов и средств построения высокопроизводительного коммуникационного интерфейса 79
3.2.1. Формулировка базовых принципов построения интерфейса 79
3.2.2. Архитектура и функционирование интерфейса 81
3.2.3. Разработка адаптера высокопроизводительной коммуникационной среды 89
3.2.3.1. Обобщенная функциональная модель адаптера 89
3.2.3.2. Структура адаптера 91
3.2.3.3. Схема функционирования разработанного адаптера в вычислительной системе 97
Выводы 104
4. Разработка методов построения канального уровня высокопроизводительного слоя коммуникационной среды для создания параллельных ЭВМ индустриального применения 106
4.1. Основные характеристики разработанного протокола 106
4.2. Разработка метода доступа к среде с кольцевой топологией 108
4.2.1. Алгоритм работы многомаркерного метода доступа 108
4.2.2. Методика оценки эффективности использования среды 112
4.2.3. Метод создания отказоустойчивых колец 119
4.2.4. Структура контроллера, реализующего разработанный протокол .121
4.3. Реализация подуровня коммутируемых соединений 122
Выводы 124
5. Использование разработанных средств построения коммуникационных сред 126
5.1. Проектирование систем на базе разработанных средств построения коммуникационных сред 126
5.2. Варианты построения систем на базе разработанного контроллера коммутатора Ethernet/Fast Ethernet 129
5.3. Специализированная распределенная вычислительная система на устройствах с перенастраиваемой архитектурой 133
Выводы 135
Заключение 137
Список литературы
