REDES DE INTERCONEXION

Tolstanov, Ezequiel

Arquitectura Avanzada2 Cuatrimestre de 2011REDES DE INTERCONEXININTRODUCCINLas tecnologas evolucionan, avanzan, se diversifican y multiplican exponencialmente con el transcurso de los aos.Esto conlleva a un crecimiento en la demanda de aplicaciones, tanto a nivel hard como a nivel soft.Con el tiempo observamos que la mejor forma de maximizar el rendimiento de los sistemas es distribuir el trabajo paralelizando las ejecuciones.INTRODUCCIN (Contd)Para lograr distribuir el trabajo, es necesario contar con un hard subyacente confiable y veloz, de manera de no generar cuellos de botella en la distribucin de la informacin a procesar.Trabajaremos con 2 enfoques:Memoria CompartidaLos recursos se comparten entre todos los componentesPaso de MensajesSe trabaja con copias de informacinCARACTERSTICASDefinimos nodo como Cualquier dispositivo que se quiera conectar a la red, como ser un elemento de proceso, mdulo de memoria, procesador de entrada/salida, etc.Elementos de las redes:

GradoProductividadDimetroHotspotAncho de BiseccinEscalabilidadLatenciaSimetraConectividadELEMENTOS DE CONMUTACINPara no congestionar el entorno de trabajo, utilizamos conmutacin selectiva, para que slo los nodos interesados reciban la informacin adecuada y no generar trfico superfluo.Estos conmutadores son denominados Conmutadores p x q (con p entradas y q salidas).Existen varias alternativas de conmutacin, entre ellas, la Directa, Cruzada, Difusin Superior y Difusin Inferior.ELEMENTOS DE CONMUTACIN (Contd)DirectaCruzadaDifusin SuperiorDifusin Inferior0101010101010101PERMUTACIONESEn funcin del tipo de conexin buscada, se permutan los nodos participantes.Como sabemos, las permutaciones posibles de un conjunto de cardinal n es n!Existen varios tipos de permutaciones:

k-shufflePerfect shuffle inversoPerfect shuffleButterfly shufflePERMUTACIONES (Contd)k-shuffle: La idea del k-shuffle es dividir a los nodos en k grupos de m integrantes cada uno y numerarlos. Luego, tomar el primer nodo de cada grupo y pasarlo de manera rotativa al otro grupo.Este nuevo orden de k*m cartas estar dada por la permutacin denominada Sk*m

PERMUTACIONES (Contd)Veamos un ejemplo de un k-shuffle:Tomemos 8 elementos y los dividimos en 4 grupos (Es decir, k=2, m=4)Ahora, debemos plasmar la frmula explicada anteriormente:

S2*4(0)= 0 mod 7 => 0S2*4(1)= 2 mod 7 => 2S2*4(2)= 4 mod 7 => 4S2*4(3)= 6 mod 7 => 6S2*4(4)= 8 mod 7 => 1S2*4(5)= 10 mod 7 => 3S2*4(6)= 12 mod 7 => 5S2*4(7)= 7 => 7

PERMUTACIONES (Contd)Perfect Shuffle: Es un caso particular del k-shuffle (ms precisamente, un 2-shuffle como vimos). Si el nmero de elementos es potencia de 2, rotamos un lugar a la izquierda cada bit.(0) 000 000 (0)(1) 001 010 (2)(2) 010 100 (4)(3) 011 110 (6)(4) 100 001 (1)(5) 101 011 (3)(6) 110 101 (5)(7) 111 111 (7)PERMUTACIONES (Contd)

Antes y despus de un Perfect Shuffle

Butterfly Shuffle de 8 elementos de orden 1Butterfly Shuffle de 8 elementos de orden 2CLASIFICACINLa rigidez con la que se enlazan los nodos participantes es uno de los criterios ms importantes a la hora de interconectarlos.Este rigidez se puede clasificar como esttica o dinmica.Las redes estticas no cambian una vez instaladas, y slo pueden crecer.Las redes dinmicas pueden variar su topologa, incluso durante la ejecucin de los procesos.REDES ESTTICASEmplean enlaces directos fijos entre los nodos. Estos enlaces, una vez implantado el sistema, son difciles de cambiar, por lo que su escalabilidad es muy baja.

Pueden (y deben) utilizarse en aquellos sistemas en los cuales se puede predecir el tipo de trfico entre los procesadores.REDES ESTTICAS (Contd)Formacin Lineal: Se trata de una red unidimensional en que los N nodos se conectan con el siguiente mediante N-1 enlaces, formando as una lnea:

REDES ESTTICAS (Contd)Anillo / Anillo Cordal: Sucede lo mismo que en la formacin lineal, excepto que los extremos tambin se conectan entre s. Si cada nodo incrementara su valencia (llevndola de 2 a 3 o 4) se tratara de un anillo cordal.

REDES ESTTICAS (Contd)Red totalmente conectada: Se desprende como un caso especial de Anillo, donde todos los elementos se conectan entre s, y el grado de cada nodo es igual a la cantidad de nodos 1:

REDES ESTTICAS (Contd)Barrel Shifter: Posee un buen equilibrio entre complejidad y eficiencia. Aqu, el nodo i se conecta con todos los nodos j que cumplen la condicin |i - j| = 2r para todo r entre 0 y k - 1 donde k = log2 N:

REDES ESTTICAS (Contd)Mallas y toros: Una malla k-dimensional tiene lk nodos, donde l es el nmero de nodos por lado. El grado de los nodos vara entre k para los vrtices hasta 2k en los nodos ms interiores por lo que esta red no resulta regular y su dimetro viene dado por k(l - 1). Esta red de interconexin es muy utilizada en la prctica. Las redes en toro son mallas en que sus filas y columnas tienen conexiones en anillo, esto contribuye a disminuir su dimetro. Esta pequea modificacin permite convertir a las mallas en estructuras simtricas y adems, reduce su dimetro a la mitad.

REDES DINMICASSon redes para propsitos generales, porque son fcilmente configurables y adaptables, lo que las hace, en consecuencia, escalables.

REDES DINMICAS (Contd)Red de BUS: Se define como un conjunto de lneas que permite comunicar selectivamente cierto nmero de componentes/dispositivos.Slo puede manejar una sola transferencia al mismo tiempo => El dispatcher se encargar de ordenar la prioridad de las transferencias para no saturar el bus.

REDES DINMICAS (Contd)Redes de lneas cruzadas (crossbar): Cada nodo se conecta a todos los dems a travs de un crossbar switch. Parecido a una central PBX donde los nodos en comunicacin se conectan a demanda (recordar conmutacin por circuitos):

REDES DINMICAS (Contd)Redes multietapa (Multistage Interconnection Network): Formada por una serie de mdulos conmutadores p x q. Estos conmutadores pueden cambiar dinmicamente de posicin, dependiendo la comunicacin que se va a establecer.

FIN