數(shù)字信號論文-淺析互聯(lián)網(wǎng)(編輯修改稿)
2025-07-13 13:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。如果我們每個周期從存儲器中調(diào)制 2條消息，這需要 16G字節(jié)每秒的帶寬。幸運的是，存儲器中的參考數(shù)據(jù)在所有指令中只占三分之一且兌換工作是積極上需要減少參考數(shù)量 。在典型快速緩沖存儲區(qū)比例中，平均帶寬高于最大指令 —— 大概400M字節(jié)每秒。然而，為了避免由于序列化導致的越來越多的存儲器延遲， 大多數(shù)執(zhí)行器仍然需要在存儲系統(tǒng)中從每條指令過度一條信息的峰值。如果我們過度地限制峰值帶寬，一個突然地存儲器要求可能會導致網(wǎng)絡端口的堵塞。這種突然間的高帶寬要求使得執(zhí)行器通過低一些的帶寬網(wǎng)絡端口，類似于水槽慢慢排水，就叫做序列化和提高消息延遲。為了避免序列化的需求爆發(fā)，我們需要 8G字節(jié)每秒的帶寬峰值。 處理性能對內(nèi)存延遲來說是非常敏感的，所以在因特網(wǎng)延遲中內(nèi)存請求和回復被傳輸。在表 ，我們列出 100ns的需求延遲，因為這種典型內(nèi)存系統(tǒng)沒有網(wǎng)絡延遲。如果我們在網(wǎng)絡中額外添加一個 100ns的延遲，我們需要增加一倍的有效網(wǎng)絡延遲。 當我們在處理器的緩存中加載和存儲指令的時候（并沒有處理集成 結點 配置的本地存儲器）， 它們轉(zhuǎn)換為讀寫請求包和網(wǎng)絡上適當?shù)拇鎯?。每一個讀出請求包包含可讀的存儲地址，每一個寫入請求包包含存儲地址和一個被寫的消息或高速緩存行。在合適存儲庫收到一個請求包后，開始執(zhí)行應答操作及發(fā)送一個關聯(lián)的讀寫請求包。 在網(wǎng)絡領域中我們已經(jīng)開始區(qū)別消息和消息包這兩個詞匯。在這種情況下， 從執(zhí)行器和存儲器到網(wǎng)絡，消息是從網(wǎng)絡客戶端中轉(zhuǎn)換過來的單元。 在網(wǎng)絡界面，一個單一消息能夠創(chuàng)造一個或更多的消息包。這種區(qū)別可以簡化底層網(wǎng)絡，大的消息可以分成很多個更小的信息包，或者不等長的消息可以分成固定的等長消息。由于相關聯(lián)的小信息在這種執(zhí)行存儲器網(wǎng)絡中被創(chuàng)造，我們假定消息和消息包是一對一相關聯(lián)。 讀出請求包和寫入 應答 包不包含任何數(shù)據(jù)，但是可以儲存地址信息 。這些地址加上標題和數(shù)據(jù)包類型信息適合工作在 64位網(wǎng)絡中。讀出請求包和寫入應答包包含相同的 64位標題、地址信息加上 512位高速緩存行成為 576位的數(shù)據(jù)包。 這兩個包裝形式在圖 。 作為典型的處理器內(nèi)存互連，我們不需要任何特殊的 QoS。這是因為如果網(wǎng)絡堵塞了，內(nèi)存需求將花費更長的時間來實現(xiàn)。 由于處理器只能有有限的數(shù)據(jù)請求，它們將被閑置，等待回復。由于處理器在閑置時不會發(fā)送新的請求，網(wǎng)絡擁塞將減少。大多數(shù)的 QoS保證網(wǎng)絡只在擁塞時被影響，但是自我限制會避免擁塞，因此 QoS在存儲執(zhí)行互連時并沒有起很大的作用。 此應用程序要求一個固有可靠網(wǎng)絡且沒有數(shù)據(jù)包丟失。存儲器要求回復數(shù)據(jù)包不被丟失，一個丟失請求數(shù)據(jù)包將會造成一個記憶操作的永遠暫停，最后將會因超時導致 用戶程序崩潰，更糟糕的是，整個系統(tǒng)都將會被危及。 可靠性分層后成為不可靠的網(wǎng)絡 —— 例如， 通過每一個網(wǎng)絡接口保留每個數(shù)據(jù)包傳輸?shù)木W(wǎng)絡副本直到再次轉(zhuǎn)發(fā)時數(shù)據(jù)包被丟棄（見 21章節(jié)）。然而，這種方法通常會導致處理存儲器網(wǎng)絡互連時不可接受的延遲。取決于應用程序，一個處理器內(nèi)存網(wǎng)絡互連所需的可靠性范圍是 %— %。 I/O互連 因特網(wǎng)在計算機程序中也被應用于 I/O接口設備，諸如磁盤驅(qū)動器、顯示器、網(wǎng)絡接口，連接到處理器或存儲器中。圖 I/O網(wǎng)絡連接磁盤驅(qū)動器的數(shù)組（沿著圖像的最低端）到主機適配器上。該網(wǎng)絡的運作方式相同的處理器的內(nèi)存互連，但是在不同的 間隔和時序情況下 ， 這些差異，尤其是延遲容忍，推動網(wǎng)絡設計在不同的方向進行。 磁盤操作被 4個字節(jié)或更多的字節(jié)執(zhí)行。由于磁盤的旋轉(zhuǎn)延遲加上頭部復位所需時間 ，部門接入的延遲可能有幾毫秒。一個磁盤 被發(fā)送的控制包從 主機適配器指定磁盤地址讀取時，記憶模塊即為讀取目標。當磁盤收到應答時，它將會安排頭部移動來讀取應答部分。一旦磁盤讀取到應答部分，它將給合適的主機適配器發(fā)送一個包含部分和指定目標記憶模塊的應答包。 高性能 I/O互聯(lián)網(wǎng)絡的參數(shù)如圖 。這種網(wǎng)絡連接高達 64個 主機適配器，每個主機適配器可能有很多的物理裝置，比如說硬件驅(qū)動。 在這個例子中，展示了每個主機適配器有64個 I/O設備，總共 4096個設備。更多典型的系統(tǒng)可能將一些主機適配器連接到一百個左右的主機適配器上。 磁盤端口擁有高峰均比帶寬，當一個磁盤傳輸連續(xù)扇區(qū)時，它能以高達 200M字節(jié)每秒的速度讀取數(shù)據(jù)。這個數(shù)值決定了帶寬峰值，如圖所示。更為典型的是，磁盤執(zhí)行頭部移動的平均速率必須為 5ms（或更多） ，結果導致平均字節(jié)速率為 4Kbyte/5ms，或者小于 1Mbyte/s。主機端口從 64個磁盤端口處理總流量， 其帶寬低于 峰均比 的帶寬 。 設備端口中峰值和平均帶寬的巨大不同體現(xiàn)在集中網(wǎng)絡拓撲中 。雖然可以足夠設計一個同時支持所有設備的帶寬峰值，但由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡是及其昂貴的。另外，我們可以設計一個僅支持平均帶
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