north bridgenorth bridge north bridge スーパーコンピューティングニュース -95-...

16
1. ��SR11000/J2 ����2. ��2.1 ��North Bridge ��North Bridge Vl N S l

Upload: others

Post on 16-Feb-2021

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • �����������������������

    � � � ��

    �������������

    1. �������������������� ���� ��� SR11000/J2 ������������� ���

    ������������������������������������������

    ������������������������������������������

    ������������������������������������������

    ������������������������������������������

    �������������

    � �����������������������������������������

    ������������������������������������������

    ������������������������������������������

    ������������������������������������������

    �������

    2. ����������������� ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ��������������������������

    2.1 �����������������������������������������������������������

    ��������������������������

    ������������������� North Bridge� �������������������������������������������������������North Bridge������

    ������

    �������

    ��������������

    �������

    ��������������

    ����

    �����

    ���� ���������

    - 95 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ���������������������������������������������

    ����������North Bridge� ����� South Bridge� ��������������������South Bridge� ���������������������������������������������������������������� South Bridge� ������������������������������������������������������������

    ��������

    ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������

    2.2��������� ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������

    �����������

    �������������

    �����������

    ��������������

    �����������

    ������������������

    ���������

    ��������

    �����������

    ���������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������� � �������

    ��������������

    ������������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    �������������������������������

    ����

    ����

    ����

    ��������������������������

    ��������������������������

    ���������������������������

    �����������

    - 96 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ����������������������������������������������

    ������������ � �����������������������������������

    ����

    ��������������������������

    ����������������������������

    �����������������������

    �����������

    ����������������������������������

    ��������������

    ��������������������������������������������

    ������

    � ����������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    ��������������������������������������

    �������������������

    ��������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������

    � �������������������������

    �����������������������������������������

    �������������

    � �����������������������

    ����������������������

    � ��������������������������������

    ��������������������������������

    2.3 ��������� ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����

    ����

    ��������������������������

    ���������������������������������

    ���� �����������

    - 97 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • �����������������������������������������������

    ��� �� ��������������������������������������������

    ��������������������������������

    ����� ���������

    ��� ������������������������������ ���� ��������

    ����� ���������

    �� ������ �� ���������������������� ����� ��������

    ����� ���������

    ��������������������������������������������

    ���������� ����� �������������� �������������������

    ���������������������������������

    ����������

    ��������� �� �����������������������������������

    ��������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ������������������������� ��� �����������

    ������������������������������������������������

    ���������������������������������

    �������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �������������

    � �����������������

    ���������������������������������������������

    �������������������������������������������

    ����������������������� �������� � ���������������

    ��������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �������������������������

    � ���������������������

    ��������������������������������������������

    ������������������������������������������

    - 98 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • 2.4 TLB ������������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ����������������������� ��� ��������������������

    � ��� ���������������������������������������������

    ������������������������������������������ ��� ��

    ������������������������������������� ��� �������

    ������������������

    �������������������

    � ���������� ��� ������� ��� �������������������������

    �������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������� ��� ������������������������ ��� �����������

    ���������������������������������������������

    ���������������������

    3. ����������������� ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������

    3.1 ��������������������������������������������������������

    �������������������� SMP� �� ccNUMA� ��������

    3.1.1 SMP ��SMP � Symmetric Multi Processing ��������������������������

    �����������SMP��������������������������������������������������������������� � SMP ���������

    ���

    ���� ���� ���� ���� ���� ����

    ����

    ��4� SMP

    - 99 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ���������� �������������������������������������

    ������������������ ��� ���������������������������

    ������������������������������� ��� ���������������

    ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������� ��������������

    ������������������������ ��� ��������������������

    ���������������������������������

    ��� �������������������������������������������

    ��������������������������������� ��� ����������

    ������

    3.1.2 ccNUMA ��NUMA� �� Non-Uniform Memory Access����������cache coherent��������

    ������������������������������������������

    ������������������������� � ccNUMA������������

    ������������������������������������� ��� �������

    �����������������������������������������������

    �������������� ccNUMA��������������������������������������� ��� ���������������������������������

    �������� ��� ����������������

    ccNUMA ������ ��� ���������������������������������������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������� NUMA ����������������������

    3.2 ������������ ���������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ���� ���� ����

    ���� ���� ��������

    ���� ����

    ����

    ���� �����

    - 100 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • �����������������������������������������������

    ����� ��������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ��������������������

    � �

    3.3 ��������� ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    ����������SMP����������ccNUMA� � ��������������������������������������������������������

    � ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������� � ���������������

    ����������������������������

    �������������������

    � ���������������������������������������������

    ����������������������� ��� ��������������������

    ��������� ��������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������ �����������������������������

    ����������������������� ��� ��������

    � ���������������������������������������������

    ������������������������� ������ ����������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������� �����������

    �����������������������������������������������

    ����

    �����������

    ����

    ����

    ����

    ����

    ���� ������������

    - 101 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ������������������������������������������������

    ������������������������������������������

    � ������������������������������������

    ���������������� ������������ ��� �������

    ��������� ��� ��������������������������������

    ������ ���� ��� �������������������������������

    ������ ��� �������

    �������������� ��� ������������ ��� �����������

    �����������������������������������������������

    ������������������ ��� ���������������������������

    ������������������������ �����������������������

    �����������������������������������������������

    ��������

    3.4 �����������������������������������������������������

    ����������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������� ���� �����

    ��� = ��� + a * ��� ��� DAXPY ���������������������������������������������������DAXPY ��������� 8 byte ��������������������������� 3 x 8 / 2 = 12 Byte ������� 12 Byte/Flop ����������������������� Quad Core Opteron ��������������������������� 4 ����������������2.3GHz ��� Quad Core ������� 1 ���� 2.3G x 4 x 4 = 36.8G ���������������������������������� 10.6GB/s ��� 10.6 / 36.8 = 0.28 Byte/Flop ������������ DAXPY ������ 2.3% ����������������������������������������������������� CPU ������ 2.3%���������������������������������������������������������� 90%� ����������������DAXPY ����������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    ����SMP ����������������������������������������������������������ccNUMA ����������������������SMP�������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ��������������������������

    - 102 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • 4. �����������������������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������

    � ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ���

    4.1 ���������� ���������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������

    � ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����� ������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ��������������

    �������������������

    � �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������� ������

    ����������� �������������������������������������

    ����

    ����

    ����

    ����

    ����

    ����

    ������ ������ ������

    ������

    ����

    ����

    ����

    ����

    ����

    ����

    ������ ������ ������

    ������

    ���� ����������

    - 103 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • �������������������

    � ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������� ��������������������������������

    ���������������������������������������������

    �����������������������������������

    4.2 �������� ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������

    � ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �������������������������������

    �������������������

    � � ���������������������������������������������

    �������������������� ����������������������������� �

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������

    � ���������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    �������� ������� ������� ����������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �������

    - 104 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • 4.3 ������ �����������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    � ���� ����������� ������� ������������������������

    ���������� � �������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������

    � �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������������

    �������������������������� �����������������������

    �����������������������������������������������

    ���� ������� ���������������������������������������

    �������������� ����� ����������������������������

    ������������������������������������������� ���������

    �������������������������������������

    � ������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������

    �������������������

    ���������������������������������������������

    ������������������������������ ���� �����������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������

    - 105 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • 5. ���� �������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ���������������������������������������

    5.1 ��������� ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �������������������������������������������������

    �������������������������������������� �� �����

    ���������������������������������������� ���� �������� �����

    ����������������� ����������������� ��������������������

    ������� ����������������������������������������

    ������� ��������� ���������������������������� ���������

    ���������� ��������� ���������������������������������

    ��������������������������������������� ��������� ����

    �����������������������������������

    � �

    5.2 �������� ������������������������������������� ��������� ����

    �������� ��������� �������� ���������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������

    � ���������������������� ������������ �����������������

    ���������� �������������������������� � ���������

    ��������������������������������

    �� �� �������

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000

    Ban

    dwid

    th ( M

    B/ s

    )

    Message Size (byte)

    - 106 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ������� ������������ ������ ������ ��������������������

    ��������� ����������������������� ��� �������������

    ��������������������� �������������������������������

    ���������������������������� ��� ��������������

    �����������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ���������������������������� ��������������������������

    ��������������� ��� ������������������������ �������

    ��������� �������� �����������������������������������

    � ������������������������������

    �������������������

    � ���������������������������������� �������������

    ����������� ����������������������������������

    ���������������������������������������������

    �������������������������������� ���������������

    ����������������������������������������������

    ���������� ������� � �������������������������������

    5.4 ������� ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������� �������������������������������������������

    � �

    5.4.1�DMA������������� ������������������������������������������

    DMA(Direct Memory Access)��������������������������������������� ����������������������������������������

    � ��� �������������������������������������������

    ������������������������������������ ��� ������

    �������������������������������������������������

    ���������������������������������� �����������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������� ��� ���������������������������������

    ������������������������������������������������

    - 107 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • ���� ��� ���������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������

    � ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������������

    � ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �������������������������������� ��� ��������������

    �������������������������������

    �������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���� ��� ������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���

    5.4.1��������������� ��� �������������������������������������

    ���������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ������������������������������� ��� �������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �������������������� ���� ���������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������� ��������������������

    �������������������������������������������� � �

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ��������������� � �����������������������������

    - 108 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • �������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ���������� ���������������������������������������

    ������������������������������������

    5.5 �������������������� �������������������������������������������

    �������������������������� NAS Parallel Benchmarks� ��� �� ��� ��������������������������������������������

    ��������������� ��������������������������������������������

    ����������������������������������������������������������������

    ������������������� �� ��������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������� �� �������� �������� �������� ������������

    ������ ��������� ������ ����������������������������

    ��������������

    �����NAS Parallel Benchmarks CG (class C)������

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    1 2 4 8 16 32

    Mop

    s

    1G10G

    - 109 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008

  • �������������������

    � ��������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    �����

    6. ������ �����������������������������������������������

    ����������������������������������

    ������������������������������������

    �David A. Patterson , John L. Hennessy “Computer Architecture Fourth Edition: A Quantitative Approach” ����������������������������������������������

    ������������������� ����������������������������

    ������������������������������

    Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne “Operating System Concepts 7th edition”

    ����������������������������������������������

    ������������������������������������������������

    ��������������������������������������������

    ������������

    David E. Culler, Jaswinder Pal Singh, Anoop Gupta “Parallel Computer Architecture: A Hardware/Software Approach” ��������������������������������������������

    ������������

    7. ������ ������������������������������������������������

    ������� ���� �������������������������������������

    ����������������������������������������������

    �������������� ���������������� �������������������������

    ����������������������������������������������

    �����������������������������������������������

    ���������������������������������������������

    ���������������������������������������

    - 110 -スーパーコンピューティングニュース Vol. 9 No. Special Issue 1, 2008