EMB_61

EMBEDDED

61 • SETTEMBRE • 2016

IN TEMPO REALE

EXASCALE COMPUTING

dovrebbe prevedere sulla sua lista dei

vincoli progettuali tutti i seguenti ele-

menti e caratteristiche.

• Interoperabilità: permettere a di-

spositivi di calcolo e di interconnessio-

ne di diverse marche di operare insie-

me in un unico sistema.

• Integrazione: un minor numero di

componenti sulla scheda può ridurre i

ritardi nell’elaborazione dei dati (tem-

pi di latenza) e la quantità di potenza

richiesta.

• Accesso diretto a memoria remo-

ta (Remote Direct Memory Access,

G=5,(E

$ À

re i messaggi e la trasmissione di dati

in lettura/scrittura.

• Uno schema di instradamento che

supporta trasmissioni broadcast, mul-

ticast e percorsi multipli verso la stes-

sa destinazione, il tutto con la minima

latenza e con un basso consumo di potenza.

• ‘Goodput’ (throughput per banda lorda disponi-

bile): la larghezza di banda lorda (raw bandwidth)

deve essere la più vicina possibile alla capacità di

trasporto netta (goodput) raggiungibile.

• Tolleranza ai guasti: più grande è il sistema più

stare questo fenomeno, le interconnessioni devono

supportare più strategie di ridondanza e di tolle-

ranza ai guasti.

• Software: per avere interconnessioni di alta qua-

lità, il software deve supportare più topologie ed

essere in grado di operare su sistemi di diversi co-

struttori.

… e dei protocolli

Sul mercato esistono diversi importanti protocolli

che sostengono di poter offrire alcuni di questi ele-

menti utili (e in qualche caso, indispensabili) per la

realizzazione di un vero e proprio sistema di calcolo

di classe exascale, ma com’è possibile confrontarli?

PCI Express (PCIe) – Tra gli aspetti positivi, que-

sto standard garantisce l’interoperabilità ed è in-

tegrato nei componenti, con conseguente aumento

% À

consumi. Supporta inoltre funzioni semantiche

in lettura/scrittura e meccanismi di controllo dei

una comunicazione orientata alla connessione, con

o senza l’uso di meccanismi di accesso diretto alla

memoria.

D’altro canto, PCIe non offre un buon supporto alla

messaggistica, pertanto la comunicazione senza

connessione tra processori “intelligenti” costituisce

un problema. Questo protocollo, inoltre, supporta

un numero limitato di topologie consentite, soprat-

tutto nel caso di topologie a ipercubo o toroidali in

3D. Inoltre PCIe non garantisce la “fault toleran-

ce”, non supporta le comunicazioni multicast in

scrittura e non può essere utilizzato per garantire

la coerenza della cache tra processori. Anche se il

goodput è elevato, non è il migliore possibile. Nel

complesso, il PCIe è una scelta “rischiosa” per i si-

stemi di calcolo ad alte prestazioni di grandi dimen-

sioni.

Ethernet

– La natura aperta di Ethernet e il fat-

to che costituisce la base di Internet, che è chiara-

mente la più grande interconnessione del mondo,

suggeriscono che questo standard potrebbe risul-

tare particolarmente idoneo per il calcolo ad alte

prestazioni. Essendo stata integrata in un conside-

revole numero di dispositivi, Ethernet permette di

sicuro a un progettista di realizzare sistemi etero-

genei. È inoltre facile da usare, presenta funzioni

di messaggistica estremamente tolleranti ai guasti

e supporta un ampio range di protocolli.

Tuttavia, basandosi su una tecnologia progettata

per il mercato di massa, Ethernet risulta più ido-