Мультипроцессоры UMA с многоступенчатымисетями

В основе подхода – коммутатор 2x2. Этот коммутатор содержит два входа и два выхода. Сообщения, приходящие на любую из входных линий, могут переключаться на любую выходную линию. В нашем примере сообщения будут содержать до четырех частей.

Поле Модуль сообщает, какую память использовать. Поле Адрес определяет адрес в этом модуле памяти. В поле Код операции содержится операция, например READ или WRITE. Наконец, дополнительное поле Значение может содержать операнд, например 32-битное слово, которое нужно записать при выполнении операции WRITE. Коммутатор исследует поле Модуль и использует его для определения, через какую выходную линию нужно отправить сообщение: через X или через Y.

Наши коммутаторы 2x2 можно компоновать различными способами и получать многоступенчатые сети.

Один из возможных вариантов — сеть omega. Здесь мы соединили 8 процессоров с 8 модулями памяти, используя 12 коммутаторов. Для n процессоров и n модулей памяти нам понадобится log₂n ступеней, n/2 коммутаторов на каждую ступень, то есть всего (n/2)log₂n коммутаторов, что намного лучше, чем n² узлов (точек пересечения), особенно для больших n.

Каждая ступень для передачи сигнала в соответствующем направлении использует биты в поле Модуль (0 – верхний выход, 1 – нижний). При этом после прохождения ступени соответствующие биты становятся не нужны и они заменяются на номер входной линии. Рассматривая пути a и b (на рис.), видим, что они используют разные коммутаторы, следовательно, запросы могут выполняться параллельно.

В отличие от координатного коммутатора, сеть omega — это блокируемая сеть. Не всякий набор запросов может передаваться одновременно. Конфликты могут возникать при использовании одного и того же провода или одного и того же коммутатора, а также между запросами, направленными к памяти, и ответами, исходящими из памяти.