KFUPM ePrints

New mechanisms for improved adaptive routing in wormhole networks

Al-Awwami, Zaki (2001) New mechanisms for improved adaptive routing in wormhole networks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

يتم التطلع إلى أنظمة المعالجات كبيرة التعدد على أنها التصميم الحاسوبي المقبل والذي باستطاعته تحقيق الخطوة المنتظرة في سرعة المعالجة . نحن في حاجة ماسة لهذه الامكانية الحاسوبية المتفوقة لكي يتم تطويع وتخطي مشاكل كبيرة ومستهلكة للوقت . يتم تحقيق قوة المعالجة في هذه الحاسبات المتعددة عن طريق توصيل المئات والآلات من وحدات المعالجة ضمن شبكات مترابطة محسنة . من أجل قيام هذه المعالجات بالتعاون لحل مشكلة معقدة يجب عليهم تحقيق سرعة فائقة في التواصل فيما بينهم . أداء الشبكات المترابطة هو إذا ذي أهمية قصوى للأداء الكلي لهذه الحاسبات المتعددة . التنقل الدودي هو أحد طرق التنقل المتطورة التي تم تطبيقها بنجاح في الشبكات المترابطة للحاسبات المتعددة من أجل الوصول إلى الهدف الأدائي المنشود . الإنغلاق اللاحركي هو من أهم العقبات التي يتوجب على أن نظام تسيير التطرق لها ومعالجتها . لقد تم التوصل عن طريق البحث إلى أن الإنغلاق اللاحركية قلما يحدث وأن ندرة حدوثه تكون فقط في تلك الحالات الذي تكون فيها الشبكة قريبة من أو تخطت نقطة التشبع . هذه الملاحظة أدت إلى التقبل الواسع لطرق التسيير كاملة وحقيقية التكيف كخيار مفضل بالمقارنة مع طرق التسيير المانعة للإنغلاق اللاحركي . هذه الرسالة تقترح تطبيق طريق تسيير كامل وحقيقي التكيف مع نظام جديد للتغلب على الانغلاق اللاحركي . هذا النظام الجديد ضد الانغلاق اللاحركي متفوق ويستفيد من مبادئ التنقل الدودي من حيث إنخفاض المتطلبات المادية . أداء النظام الجديد يعادل نظم أخرى متغلبة للإنغلاق اللاحركي وأكثر تكلفة منه على الرغم من متطلباته المنخفضة التكلفة والتي لا تؤثر على المسار الحرج لمنظومة التنقل . النظام المقترح يخلق نوعية جديدة من طرق التغلب على الانغلاق اللاحركي والذي نسميه بالنوعية المفرغة بالمقارنة مع النوعيات الموجودة الأخرى والمصنفة بالتقدمية والرجعية . هذه الرسالة تقترح أيضاً نظام جديد لتقنين الحقن من أجل الاستخدام بالتوافق مع النظام الجديد المتغلب للإنغلاق اللاحركي . عندما تقترب الشبكات من أو تتعدى نقاط التشبع ، أداء هذه الشبكات قد يهبط بفعل ازدحام المسارات . هذه الحالة معرضة للتفاقم بسبب ميول الشبكات لتشكيل حلقات متداخلة في هذه المرحلة ، مما قد يقود حتمياً إلى تكوين المزيد من تشكيلات الانغلاق اللاحركي . النظام المقترح من أجل تقنين الحقن يهدف إلى منع التشبع المبكر والهبوط الأدائي عن طريق التحسس والسيطرة على معدلات ازدحام المسارات في الشبكة . هذا النظام الجديد يتفوق على نظم تقنين الحقن الأخرى المقترحة في هذا المجال . التقييم الأدائي لكل طرق التسيير المختارة المقترحة في هذه الرسالة يتم تحقيقه عن طريق المحاكاة . قد تم تطوير واستخدام برنامج محاكاة رقمي من أجل هذا الغرض في جميع أجزاء هذه الرسالة .

English Abstract

Massively Parallel Processors are looked upon as the fothcoming computer architecture that can deliver the next awaited leap in processing power. This leveraged computational platform is desperately in demand today for the sake of solving and concurring large and time consuming problems. The processing prowess of these multicomputers is achieved by connecting hundreds and thousands of processing units over a highly optimized interconnection network. In order for these processors to collectively manage a complex problem, they must be able to achieve extremely fast communication amongst themselves. The performance of the interconnection network is therefore of paramount significance to the performance of the entire parallel machine. Wormhole switching is an efficient form of switching that has been successfully applied to the interconnection networks of multicomputers with the performance objective of the overall machine in focus. Deadlock is the most formidable obstacle that any routing algorithm must address and overcome. It has been established through research that deadlocks occur very infrequently and that their seldom occurrence takes place only in situations where the network is close to or has exceeded its saturation point. This observation has led to the wide acceptance of true fully adaptive routing algorithms as viable alternatives to other deadlock-prevention routing algorithms. This thesis proposes using the true fully adaptive routing algorithm with a new deadlock-recovervy mechanism. The deadlock-recovery mechanism is efficient and takes advantage of the concept of wormhole switching in terms of low hardware resource requsirements. The performance of the new mechanism can match that of other more expensive deadlock-recovery mechanisms, while requiring less hardware resources that are not on the critical path of the switching process. The proposed mechanism creates a new category of deadlock recovery techniques that we refer to as preemptive as opposed to the existing progressive and regressive categories. The thesis also proposes a new injection limitation mechanism to be used along the proposed deadlock-recovery mechanism. As networks approach or exceed their saturation point, the performance of the network may degrade due to traffic congestion. This situation is exacerbated by the tendency of the network to form cyclic dependencies at this stage of the network, which could eventually lead to more deadlock formations. The proposed injection limitation mechanism attempts to prevent the early saturation and the performance degradation behavior by sensing and controlling the level of traffic congestion in the network. The new mechanism outperforms other injection limitation mechanisms proposed in the literature. The performance evaluation of all the selected routing algorithms and proposed mechanisms in this thesis is achieved via simulation. A large stochastic object-oriented simulator was developed and is used for this purpose throughout the thesis.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:October 2001
Date Type:Completion
Subjects:Computer
Divisions:College Of Computer Sciences and Engineering > Information and Computer Science Dept
Creators:Al-Awwami, Zaki
Committee Advisor:Al-Bassam, Sulaiman
Committee Members:Al-Mulhem, Mohammad Saleh and Al-Mouhamad, Mayez
ID Code:9769
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:48
Last Modified:25 Apr 2011 09:20

Repository Staff Only: item control page