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Réseau d'interconnexion statique et dynamique

tryout
by

Soura Boulaares

on 16 December 2015

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Transcript of Réseau d'interconnexion statique et dynamique


Le Routage dans le réseau dynamique et statique
Merci de votre attention !
Les réseaux statiques
Les topologies des réseaux Statiques
Hiérarchisation et La Connectivité des Réseaux 
Les liaisons entre les composants sont établies une fois pour toute, Cad la topologie est définie une fois pour toute lors de la construction de la machine parallèle, Utilisés essentiellement dans les Machines à Passage de messages (b).
Les processeurs s'envoient des messages (d).
Un hypercube de dimension d, est composé de 2^d processeurs numérotés de 0 à 2^d (en représentation binaire).
Deux(k-1)-hypercubes sont connectés par n/2 liens pour former un k-hypercube.
Degré= k,Diamètre= k.
Longueur des chemins de communication <= log (n), donc raisonnablement faible.
On numérote les noeuds tels que la distance de Hamming entre 2 voisins est égale à 1.
Le routage de x vers y fait décroitre la distance de Hamming
Fat tree (Réseau de clos)
Nœuds = feuilles des arbres .
L’arbre à un diamétre de 2log2 n.
Les liens au niveau i ont le double de la capacité que ceux au niveau i-1.
Au niveau i des switchs avec 2^i entrés et 2^i sorties.
La grille 2D
(a)
:

C'est une architecture simple pour laquelle, chaque processeur est relié à 4 autres processeurs au maximum.
Une Grille de dimension N et de degré k possède k^N sommets.
Les processeurs de bord d'une grille ne sont pas symétriques.
Pour avoir la symétrie, une solution Simple consiste à relier les processeurs de bord entre eux, On obtient ainsi un Tore 2D.
Le Tore 2D
(b)
:

peut être vu comme une Grille dont on a rebouclé les bords sur eux-mêmes.
On envisage des solutions « mixtes » et des réseaux reconfigurables
La Hiérarchisation
La hiérarchisation des réseaux d'interconnexion a l'avantage de diminuer le nombre d'éléments connectés pour chaque sous-réseau de la hiérarchie.
Les topologies de réseaux d'intérconnexion sont construites sur le principe du bus(a).
On décide de regrouper des liaisons pour diminuer le nombre de liens physiques.
Un bus (a) est un cas extrême de l'hiérarchie "
plate
",Un arbre binaire est un cas extrême de hiérarchie "
pointue
" (b).
La plupart des topologies hiérarchisées se situent entre ces deux extrêmes :
Il existe plusieurs supports pour permettre aux machines de communiquer entre elles :

1 – Environnement et dynamisme
2 - Documentation de la plate-forme
3 – Capacité de gestion d'utilisateurs
4 - Outils collaboratifs d'apprentissage
5 - Adaptabilité et modularité de la plate-forme
6 - Intégration des standards e-learning (l'AICC/SCORM, le LOM,IMS-LD
7 - Installation, gestion et mises à jour de
la plate-forme
8 – Adaptation de la carte graphique
9 – Compatibilité OS et navigateurs Internet
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Fibre optique (fiber optic)
Transmettent l’information sous forme d’impulsion de lumière.
Elle sont unidirectionnelles.
La fibre monomode
Fibre multimode
Un câble de 50 Ω, peut délivrer 10 mégabits/s sur 1 kilomètre.
Elle sont unidirectionnelles.
Les liaisons peuvent changer dans le temps c'est-à-dire la topologie peut varier au cours de l'exécution d'un programme parallèle, ou entre deux exécutions des programmes.
Réseaux Dynamiques
Les topologies des réseaux Dynamiques
Classification des Réseaux :
Le critère le plus important pour la classification des réseaux porte sur la situation du réseau dans la machine parallèle, on distingue :




Le deuxième critère pour la classification des réseaux porte sur
la connectivité du réseau
.
Conclusion
Réseaux d'interconnexion
Les supports des réseaux d’interconnexion
Motivation
Bus
Avec le bus central, il y a une seule connexion : accès séquentiel.
Son degré et son diamètre = 1
Réseau à un seul étage
CROSSBAR
Réseaux multi-étages


L'Algorithme de Routage :
-
Le niveau i regarde le bit i ,
si 0 aller vers le haut,
si 1 aller vers le bas.
- Exemple 100 envoie à 110.
L’Hypercube
Topologie mixtes et reconfigurables 
Permet à la lumière de se disperser et permet de transporter l’information à 1000M bits/s sur quelques centaines de mètres ou à 100 M bits/s sur quelques kilomètres.
Possède une seule longueur d’onde.
Transporte des gigabits d’information par seconde sur des centaines de kilométres.
Câble coaxial
Paire torsadée
(twisted pair)
Machine à mémoire partagée
Machine à mémoire distibuée
Réseau complet & Anneau & Réseau en étoile
Fonctionnement

Caractéristiques et la topologie réseau de IBM Blue Gene
IBM Blue Gene
Critères de performance du réseau
Réseaux complets

: Connexion directe et pas de conflit d’accès au canaux de Communication physique.
communication rapide.
- Trop couteux pour les gros réseaux.
- Diamétre = 1, Degré = n-1.
Anneau
:
Chaque processeur est connecté à ses deux voisins. Diamétre = [n/2], degré=2.
Réseaux en étoile
: Chaque processeur est connecté au même processeur central.
réseau reconfigurable (a),la base est un anneau .chaque nœud posséde deux liens vers un commutateur programmable.


Topologie « mixte « (b) , cube dont chaque sommet est un anneau.
Dans une machine parallèle, les architectes souhaitent souvent réaliser un réseau d'interconnexion statique ou dynamique permettant de faire communiquer n'importe quel processeur avec n'importe quel autre.
On connait deux manières de connecter complètement les éléments d'une machine parallèle :
La liaison point-à-point, Le Bus.
La Connectivité des Réseaux 
Etude de cas sur la machine IBM BG
Commercialisation
Le routage
Commutation (Switching) :
•Comment un message traverse le Réseau d’un nœud vers un autre ?
• On distingue deux grands modes de Routage:

• Commutation de circuit (circuit switching)

• Commutation de Paquets (Packet switching) 
C'est pour cela qu'on s'est orienté vers les réseaux incomplètement connectés où il n'existe pas toujours une liaison physique, En utilisant dans ce cas le mécanisme de routage.
(a)
(b)
k=4
N=2
i=1
i=2
i=3
i=123
 Les machines parallèles se caractérisent par la réplication d'un certain nombre d'organe :






Lorsqu'on exécute une application sur une machine parallèle, il est rare que les instructions
(de programmes ou de données)
placés sur les ressources parallèles soient complètement indépendantes :


Ils doivent se communiquer des informations pour accomplir leurs travail.
Unités de traitement
Unités de Contrôle,
Processeurs, bancs mémoire
...
Cette communication peut se faire à partir d’un réseau
d'intérconnexion qui sert à :

Relier les processeurs à une mémoire partagée.

Relier les processeurs les uns aux autres.
1
2
la latence
La bande passante
Diamètre
La Scalabilité
Un Réseau est:

Complet

Incomplet

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Les grilles et les tors  2D
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Construire un système capable d’évoluer jusqu’à >
100k
processeurs.
Blue Gene/Q :
N°3 au top 500 en 2014 avec
1572864
cores.
Transmission bande passante mémoire de 42,6 Go / s
Puissance: 7,890.00 kW
Mémoire: 16 Gio DDR3 (double data rate)
Une architecture globale très fiable.
• Machine chère à l’achat,mais « faible » coût ensuite.
La topologie réseau pour les communications MPI est un
TORE 5D
.
Le Tore 5D connecte chaque noeud de calcul à ses 10 voisins par des liens réseaux bidirectionnels.
L’idéal est de ne communiquer qu’avec ses voisins directs.
Ce réseau est utilisé par l'ensemble des communications MPI et les entrées-sorties.
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Plusieurs machines existent désormais dans le monde,
le Blue Gene
étant le premier superordinateur à être commercialisé et produit en plusieurs exemplaires.
Ordinateurs
Blue Gene
étaient classés en octobre 2006 parmi les 10 ordinateurs les plus puissants de la planète.
Pour l'instant deux Blue Gene sont installés en France, dont l'un au centre de calcul du CNRS à Orsay.
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Les réseaux d’interconnexion statique sont utilisés généralement pour les machines communiquant par messages
(mémoire distribuée).

Topologie dynamique possède des avantages tel que la connexité effective complète
(sans routage par noeuds intermédiaires)
et elle possède des inconvénients et que les communications en partie séquentielles
(conflits et disputes possibles)
et la surcharge
(“overhead”)
pour le délai de commutation.


Réseaux d’interconnexion Statique et Dynamique

1.Motivation
2.Réseaux d'interconnexion
3.Classification des réseaux d'interconnexion
4.La Hiérarchisation et La Connectivité des Réseaux
5.Le Routage dans les réseaux dynamiques et statiques
6.Les supports des réseaux d’interconnexion
7.Étude de cas sur la machine IBM Blue Gene
8.Conclusion

Plan
République Tunisienne
Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique, des Technologies de l’Information et de la Communication
Université de Jendouba
Faculté des Sciences Juridiques, Economiques et de Gestion de Jendouba

Réalisée par :
Soura Boulaares Malek Saidi Khouloud Ammar

Proposé par:Mme Tissaoui Salma
Deux types d'interconnexions
Simple
Multiple
les réseaux Statiques
les réseaux Dynamiques.
Exemple des réseaux à base de bus:
Symmetry
Multimax

Exemples :
Omega
Bénes
Bangan
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