확장성이 뛰어난 인터페이스

Scalable Coherent Interface
확장성이 뛰어난 인터페이스 및 Serial Express 사용자, 개발자 및 제조업체 협회
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표준을 지원하는 그룹
줄임말SCIzL
형성1996
유형비영리
웹 사이트www.scizzl.com

Scalable Coordinent Interconnect(SCI; 스케일러블 코히런트인터페이스)는 공유 메모리 멀티프로세싱 및 메시지 패싱을 위한 고속 인터커넥트 표준입니다.목표는 확장성이 뛰어나고 시스템 전체의 메모리 일관성과 단순한 인터페이스를 제공하는 것이었습니다. 즉, 멀티프로세서 시스템의 기존 버스를 본래의 확장성과 성능 제한이 없는 것으로 대체하는 표준입니다.

IEEE 규격 1596-1992, 스케일러블 코히런트인터페이스의 IEEE 표준(SCI)은 [1]1992년 3월 19일에 IEE 표준 이사회에 의해 승인되었습니다.1990년대에 일부 사용되었지만, 널리 사용되지 않았고 2000년대 초반부터 다른 시스템으로 대체되었다.

역사

1987년 Fastbus(IEEE 960) 후속 Futurebus(IEEE 896) 프로젝트 직후 일부 엔지니어는 1990년대 초에 출시될 때 이미 하이 퍼포먼스 컴퓨팅 시장이 너무 느려질 것이라고 예측했습니다.이에 대응하여 1987년 11월에 "슈퍼버스" 연구 그룹이 결성되었다.1988년 [2]7월, 전기 전자 기술자 협회(IEEE)의 표준 협회의 또 다른 워킹 그룹은, 이 시장을 목표로 하는 표준을 작성하기 위해서 발족했습니다.이는 기본적으로 고속으로 쉽게 구현할 수 있는 Futurebus 기능의 서브셋이며 VMEbus와 같은 다른 시스템에 쉽게 연결할 수 있도록 사소한 추가 사항도 포함되어 있습니다.대부분의 개발자들은 고속 컴퓨터 버스에 대한 경험이 있었다.컴퓨터 산업과 연구 사회에서 기업의 대표들 암달, AppleComputer, BB&, N, 휴렛 패커드, CERN, 돌고래 서버 기술, 크레이-2S연구, Sequent, AT&T, 디지털 이큅먼트 코퍼레이션, 맥도넬 더글러스, 내셔널 세미 컨덕터, 스탠포드 선형 가속기 센터, Tektronix, 텍사스 인스트루먼트, Unis을 포함했다.ys, Uni위스콘신 대학교 오슬로 대학

원래 목적은 컴퓨터 [3]내의 모든 버스에 대한 단일 표준이었습니다.작업 그룹은 곧 삽입 링의 형태로 포인트 투 포인트 통신을 사용하는 아이디어를 생각해 냈다.이것에 의해, 병렬 트랜잭션을 가능하게 할 뿐만 아니라, 캐패시턴스의 일괄화, 광선 문제의 물리적인 길이/속도 제한, 스터브 반사를 회피할 수 있었습니다.삽입 링의 사용은 작업 그룹의 초기 회의 중 하나에서 제안한 Manolis Katevenis의 공로를 인정합니다.표준 개발을 위한 작업 그룹은 David B가 이끌었다.구스타프슨(의장)과 데이비드 V. 제임스(부의장)[4]입니다.

David V. James는 실행 가능한 C [citation needed]코드를 포함한 사양을 작성하는 데 큰 기여를 했습니다.오슬로 대학의 Stein Gjessing의 그룹은 공식 방법을 사용하여 일관성 프로토콜을 검증했으며 Dolphin Server Technology는 캐시 일관성 논리를 포함한 노드 컨트롤러 칩을 구현했습니다.

하나의 예제의 블록 다이어그램

Dolphin Interconnect Solutions, Convolx, Data General AViON(Dolphin의 캐시 컨트롤러 및 링크 컨트롤러 칩 사용), Sequent 및 Cray Research와 같은 회사에서는 다양한 버전의 SCI를 구현했습니다.Dolphin Interconnect Solutions는 SCI의 PCI 및 PCI-Express 연결 파생상품을 구현하여 일관성 없는 공유 메모리 액세스를 제공하였습니다.이 구현은 Sun Microsystems가 하이엔드 클러스터인 Thales Group 및 HPC 클러스터링 및 의료 이미징을 위한 메시지 전달용 볼륨 애플리케이션 등 여러 가지 용도로 사용했습니다.SCI는 종종 불균일한 메모리 액세스 아키텍처를 구현하기 위해 사용되었습니다.또한 Sequent Computer Systems에서 NUMA-Q 시스템의 프로세서 메모리 버스로 사용되었습니다.Numascale은 일관된 HyperTransport와 연결하는 파생상품을 개발했습니다.

표준

표준에서는 다음 2가지 인터페이스레벨이 정의되어 있습니다

  • 전기 신호, 커넥터, 기계적 조건 및 열적 조건을 처리하는 물리적 수준
  • 주소 공간, 데이터 전송 프로토콜, 캐시 일관성 메커니즘, 동기화 프리미티브, 제어 및 상태 레지스터, 초기화 및 오류 복구 기능을 설명하는 논리적 수준입니다.

이 구조를 통해 물리적 인터페이스 기술의 새로운 개발을 논리적 수준에서 재설계하지 않고도 쉽게 적용할 수 있었습니다.

대규모 시스템의 scalability는 분산 디렉토리 기반 캐시 일관성 모델을 통해 실현됩니다.(캐시 일관성에 대해 널리 사용되는 다른 모델은 메모리 트랜잭션의 시스템 전체 도청(스누핑)을 기반으로 합니다. 이 방식은 확장성이 매우 낮습니다.)SCI에서 각 노드는 특정 캐시 라인을 공유하는 링크드목록의 다음 노드에 대한 포인터를 가진 디렉토리를 포함합니다.

SCI는 노드(65,536 노드) 식별에 16비트가 사용되고 노드 내 주소에는 48비트(256TB)가 사용되는 64비트 플랫주소 공간(16EB)을 정의합니다.노드에는 다수의 프로세서 및/또는 메모리를 포함할 수 있습니다.SCI 표준은 패킷 교환 네트워크를 정의합니다.

토폴로지

SCI를 사용하면 집중형 스위칭에서 완전 분산형 스위칭에 이르기까지 다양한 유형의 스위칭토폴로지를 가진 시스템을 구축할 수 있습니다.

  • 중앙 스위치에서는 각 노드가 링렛(이 경우는 2노드 링)으로 스위치에 접속됩니다.
  • 분산 스위칭 시스템에서는, 각 노드를 임의의 길이의 링에 접속할 수 있어 노드의 전부 또는 일부를 복수의 링에 접속할 수 있다.

이러한 다차원 토폴로지를 설명하는 가장 일반적인 방법은 k-ary n-cubes(또는 tori)입니다.SCI 표준 규격은 예시와 같은 몇 가지 토폴로지를 언급하고 있다.

2-D 토러스는 2차원의 링 조합입니다.2개의 치수 사이를 전환하려면 노드에 작은 스위칭 기능이 필요합니다.이것은 3차원 이상으로 확장할 수 있습니다.긴 연결 세그먼트를 방지하기 위해 Torus 토폴로지에 폴딩 링 개념을 적용할 수도 있습니다.

트랜잭션

SCI 는, 정보를 패킷으로 송신합니다.각 패킷은 중단되지 않은 일련의 16비트 기호로 구성됩니다.기호는 플래그 비트와 함께 표시됩니다.플래그 비트가 0에서1로 천이하면 패킷의 시작을 나타냅니다.1에서0 으로의 이행은 패킷이 종료하기 전에1(에코용) 또는 4개의 심볼이 발생합니다.패킷에는 주소 명령 및 상태 정보가 포함된 헤더, 페이로드(0 ~ 임의 데이터 길이) 및 CRC 체크 기호가 포함됩니다.패킷 헤더의 첫 번째 기호에는 수신인 노드주소가 포함됩니다.주소가 수신 노드에서 처리되는 도메인 내에 없는 경우 패킷은 바이패스 FIFO를 통해 출력에 전달됩니다.다른 경우, 패킷은 수신 큐에 공급되어 다른 차원의 링에 전송될 수 있다.모든 패킷은 스크러버를 통과하면 마킹됩니다(링 초기화 시 노드가 스크러버로 확립됩니다).유효한 행선지 주소가 없는 패킷은, 스크러버를 2회 통과하면 삭제됩니다.이렇게 하지 않으면, 링에 무한히 순환하는 패킷이 가득 차는 것을 피하기 위해서입니다.

캐시 일관성

캐시 일관성은 멀티프로세서 시스템에서 데이터 일관성을 보장합니다.이전 시스템에서 적용된 가장 간단한 형식은 컨텍스트스위치 간의 캐시 내용을 클리어하고 2개 이상의 프로세서 간에 공유되는 데이터의 캐시를 디세블로 하는 것이었습니다.이러한 방법은 캐시와 메모리의 성능 차이가 1배 미만일 때 실현 가능합니다.메인 메모리보다 2배 이상 빠른 캐시를 가진 최신 프로세서는 데이터 일관성을 위한 보다 정교한 방법이 없으면 최적의 성능에 근접할 수 없습니다.버스 기반 시스템은 본질적으로 버스가 브로드캐스트되기 때문에 도청(스누핑) 방식을 사용합니다.포인트 투 포인트링크가 있는 최신 시스템에서는 성능을 향상시키기 위해 스눕 필터 옵션이 있는 브로드캐스트 방식을 사용합니다.브로드캐스트와 도청은 본질적으로 확장 불가능하기 때문에 SCI에서는 사용되지 않습니다.

대신 SCI는 특정 캐시 라인을 공유하는 프로세서를 포함하는 노드의 링크 목록과 함께 분산 디렉토리 기반 캐시 일관성 프로토콜을 사용합니다.각 노드는, 각 메모리 라인(캐시 라인과 같은 라인 길이)에 대해서 태그가 붙은 노드의 메인 메모리용의 디렉토리를 보관 유지한다.메모리 태그는 링크 목록의 선두에 대한 포인터와 회선의 상태 코드(home, fresh, gone 등 3가지 상태)를 유지합니다.각 노드는 캐시 라인을 공유하는 링크 리스트 내의 노드에 대한 순방향 및 역방향 포인터를 포함하는 디렉토리를 가진 원격 데이터를 유지하기 위한 캐시도 관련지어진다.캐시의 태그에는 7가지 상태(비활성, 새로 고침, 헤드 프레시, 더티, 헤드 더티, 미드 유효, 테일 유효)가 있습니다.

분산 디렉토리는 확장 가능합니다.디렉토리 기반 캐시 일관성에 대한 오버헤드는 노드 메모리 및 캐시의 일정 비율입니다.이 비율은 메모리의 경우 4%, 캐시의 경우 7%입니다.

레거시

SCI는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템 내의 다양한 리소스를 연결하기 위한 표준으로, 예를 들어 다른 시스템을 연결하기 위한 이더넷 패밀리만큼 대중에게 널리 알려져 있지 않습니다.시스템 벤더마다 내부 시스템 인프라스트럭처에 대해 다양한 SCI를 구현했습니다.이러한 다양한 실장은 프로세서와 메모리 시스템의 매우 복잡한 메커니즘에 대응하고 있으며, 각 벤더는 하드웨어와 소프트웨어 모두에 대해 어느 정도의 호환성을 유지해야 합니다.

Gustavson은 Scalable Cohible Interface and Serial Express Users, Developers, and Manufacturers Association이라는 그룹을 이끌었으며 [3]1996년부터 이 기술에 대한 웹사이트를 유지했습니다.1999년까지 일련의 워크숍이 열렸다.1992년 [1]첫 번째 에디션 이후,[5] 후속 프로젝트는 1993년에 공유 데이터 포맷을 정의했고,[6] 1996년에 저전압 차동 시그널링을 사용한 버전, 1996년에 [7]Ramlink로 알려진 메모리 인터페이스를 정의했습니다.1998년 1월, SLDRAM 회사는 SerialExpress 또는 Local Area Memory [8][9]Port라고 불리는 또 다른 작업 그룹과 관련된 새로운 메모리 인터페이스를 정의하기 위한 시도로 특허를 보유하기 위해 설립되었습니다.그러나 1999년 초에 새로운 메모리 표준이 [10]폐지되었습니다.

1999년에 [11]SCI에 관한 책으로 일련의 논문이 출판되었다.최신 사양은 2000년 7월에 국제표준화기구(ISO)의 국제전기표준위원회(IEC)에 의해 ISO/IEC 13961로 [12]공표되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b IEEE Standard for Scalable Coherent Interface (SCI). IEEE Std 1596-1992. IEEE Standards Board. 1992. ISBN 9780738129501.
  2. ^ David B. Gustavson (September 1991). "The Scalable Coherent Interface and Related Standards Projects" (PDF). SLAC Publication 5656. Stanford Linear Accelerator Center. Retrieved August 31, 2013.
  3. ^ a b "Scalable Coherent Interface and Serial Express Users, Developers, and Manufacturers Association". Group web site. Retrieved August 31, 2013.
  4. ^ "1596 WG - Working Group for Scalable Coherent Interface". Working group web site. Retrieved August 31, 2013.
  5. ^ IEEE Standard for Shared-Data Formats Optimized for Scalable Coherent Interface (SCI) Processors. IEEE 1596.5-1993. IEEE Standards Board. April 25, 1994. ISBN 9780738112091.
  6. ^ IEEE Standard for Low-Voltage Differential Signals (LVDS) for Scalable Coherent Interface (SCI). IEEE IEEE 1596.3-1996. IEEE Standards Board. July 31, 1996. ISBN 9780738131368.
  7. ^ EEE Standard for High-Bandwidth Memory Interface Based on Scalable Coherent Interface (SCI) Signaling Technology (RamLink). IEEE IEEE 1596.4-1996. IEEE Standards Board. September 16, 1996. ISBN 9780738131375.
  8. ^ David B. Gustavson (February 10, 1999). "Organizing for Alternatives".
  9. ^ David V. James; David B. Gustavson; B. Fleischer (May–Jun 1998). "SerialExpress-a high performance workstation interconnect". IEEE Micro. IEEE. 18 (3): 54–65. doi:10.1109/40.683105.
  10. ^ David Lammers (February 19, 1999). "ISSCC: SLDRAM group morphs to DDR II". EE Times.
  11. ^ Hermann Hellwagner; Alexander Reinefeld, eds. (1999). SCI: Scalable Coherent Interface: Architecture and Software for High-Performance Compute Clusters. Lecture Notes in Computer Science. Springer. ISBN 978-3540666967.
  12. ^ Scalable Coherent Interface (SCI) (PDF). International Standard ISO/IEC 13961 IEEE Std 1596. July 10, 2000.