Аппаратная реализация диспетчера задач в многопроцессорной вычислительной системе

1. Аппаратная реализация диспетчера задач в многопроцессорной вычислительной системе

Дипломный проект
Выполнил: студент группы 05ВВ1
Меркурьев А. И.
Руководитель: профессор кафедры ВТ
Пензенского Государственного Университета
д.т.н. Вашкевич Н. П.
Пенза
2010

2. Программная реализация алгоритмов

Аппаратная
реализация алгоритмов

3. Целью дипломного проекта является

разработка устройства, являющегося частью
многопроцессорной системы, обеспечивающего
повышение производительности операционной
системы, и выполняющего совместно с ней
следующие функции:
• планирование процессов
• диспетчеризация задач
• восстановление контекста задачи

4. Модели недетерминированных автоматов

VHDL
(язык описания аппаратуры интегральных схем)
Синтезируемая модель
вычислительного устройства

5. Алгоритмы диспетчеризации задач

Алгоритм с глобальной единой очередью задач
Алгоритм с распределенными очередями задач

6. Диспетчер с глобальной очередью задач

свободен
занят
З
свободен
занят

7. Диспетчер с распределенными очередями задач

свободен
занят
свободен
занят
З
свободен
занят

8.

Конфликт за доступ к
аппаратному диспетчеру
Учет распределения задач
по очередям процессоров
Более сложная
реализация
Мониторинг контроля
работоспособности
процессоров

9. Аппаратный диспетчер задач выполнен на ПЛИС семейства Spartan 6 (XC6SLX45)

•Основные особенности семейства Spartan®-6:
•Два подсемейства, включающие 11 кристаллов:
•LX: оптимизировано для выполнения логических
функций;
•LXT: оптимизировано под высокоскоростные
последовательные интерфейсы;
•Технология производства: 45 нм к-МОП;
•Напряжение питания ядра: 1,2 В или 1,0 В (только
LX, с классом быстродействия 1L);
•Низкое энергопотребление в статике и динамике.
•Поддержка большого количества стандартов
ввода-вывода:
•Прием/передача данных со скоростью 1050
Мбит/с по каждой дифференциальной паре
контактов;
•Поддержка 1,2 В-3,3 В стандартов ввода-вывода;
•Программируемый ток выходных каскадов до 24
мА;
•Block RAM – блок памяти емкостью 18 кбит,
который можно сконфигурировать как два блока
по 9 кбит;
HyperTransport
XILINX®
SPARTAN - 6
XC6SLX45-FG484
HyperTransport
Device
XC6SLX45
Logic
Cells
43,661
Configurable Logic Blocks (CLBs)
Block RAM
Blocks
Slices
FlipFlops
Max Distributed RAM
(Kb)
18 Kb
Max (Kb)
6,822
54,576
401
116
2,088
Total
I/O
Banks
Max
User
I/O
4
358

10. Аппаратный диспетчер в многопроцессорной SUMA-системе

DDR400 PC3200
128-bits Registered
200 MHz 16-bits ECC
AMD Dual-core Opteron
Processor
Hardware Scheduler
Аппаратный диспетчер
SPARTAN-6
AMD Dual-core Opteron
Processor
HyperTransport x16
(6,4GB/s)
HyperTransport x8
(800MB/s)
PCI-X
32bits
533MHz
64bits
100MHz
AGP 3.0
8151
AMD-8132
HyperTransport
Graphics Tunnel
8111
AMD-8111
HyperTransport
I/O Hub
AC’97,USB,LPC,PCI,IDE,SMBus,LAN
Chipset components AMD 8000
8132
AMD-8132
HyperTransport
PCI-X Tunnel

11. Структура аппаратного диспетчера задач

12. Этапы проектирования устройства

Формальное
Разработка
Функциональное
описание
проекта
алгоритма
и временное
для ПЛИС
работы
Создание
Разработка
базовой
электрической
модели устройства
схемы
моделирование
наустройства
языке
проекта
VHDLдля ПЛИС
Создание базовой модели устройства
Формальное описание алгоритма работы устройства
Разработка проекта для ПЛИС на языке VHDL
Функциональное и временное моделирование проекта для
ПЛИС
Разработка электрической схемы
Изготовление макетного образца
Тестирование и отладка работы устройства

13.

Сочетание универсальных и специализированных
процессоров – одно из перспективных направлений
повышения производительности многопроцессорных
систем
Сервер HP семейства Integrity NonStop
Серверы IBM Power Systems
Блейд-сервер HP ProLiant BL465c

14. Спасибо за внимание !