computer systems organizationpcrowley/cse521/l26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 simple 2-machine...

12
1 Computer Systems Organization Plan for Today

Upload: others

Post on 22-May-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

1

Computer Systems Organization����� ���������� ��

������������� ����������! ��#"��$�&%'�)( � ���+*-,.�0/

Plan for Today

132 �4��56��%'��745198 ��:;"0/�<=5>:?%'5��@�45�5A%'��7

Page 2: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

2

Interconnection Networks

������������� ��� ����������������������� �"!#%$��&�'�(�*)+�,�&�-!.��'��'/%�0�&���1��$2� �3�46587:95<;>=(?A@CBED�F<GIH JEKMLENPO�GQAR1O�JMHJEBSBTG HUO"LTQAJSH G-?&?VJSQW?VRKXGUKXJSQZY[=UBT\^],_P`a\EGcb�@:H G�?

3ed�fZ7:ghf0fZ;>H JEK^LENEOiG QW?2@CBX=jBTGkOmlnJSQ�o�p1BTG = QZFCY[=,FCFKX= HkqS@rBTG-?�=QAG>H JEBSBTG HkO�G \s@CBXJ BTG�lt=,Y�JSQu=kBSJEOZqvG Q

Conceptual Diagram

Page 3: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

3

Processor-Internal Network

From: Efficient Interconnects for Clustered Microarchitectures, Parcerisa et al.

Types of Interconnections�������������� ����������������� ���������! ��" � ��#�%$&�� "�'��()����&*�� ,+,�����-�.�

/103254'687&9;:=<?>8@A<�>CBD<�[email protected]=I%EKJGFGL#M�>8B,:NMOFNPRQSFGTVU#LDEW<�@AM�I%EKJGFGL#MX>8B#:DMFGP,H�9�Y�FGTZ<�E�<�@[M

/]\�2&4'6�Y�F�Q�>8YD>8@.<�>CBD<�E-7?FG@AHDI%JGLDB#:G@.<�:GM^F%PDQ�FGTVU#LDE�<�@[M_I87&9`EWJD9�B�>a LR9`Y�:G9�B#b/]c82&4'6%EK<�BDM^E�FdJGLDB#:=@A<�:GMeF�PDQ�FGTVU#LDE�<�@�M�I87&9�EKJD9�B�>5@AF%FNT/]fVgihdj_kdl�m�n.oqprnAl8p�sGl�m-tio�nWu�v8w�o�s%sNl�w�m-x�o�s=y,zGl�m-t^l�lXs?sGl�m-tio�nWuNy.v_t^x�m|{%x|s}pkdl�m�n.oqpnKl8p

/]~"p�wu��%�`p�sGlSj_w�o�s%sNl�w�mKy�{���sG��nAl_�Ny,o�n�m-{Go��=y�prsG�Ny�oG�GzGoNpn.�Ny�m�od�Wo�nWk�pyW�%�Nl�nKw_o�k����Gm`l_nAv_t^x�m-{�x|s�p�nAo%o�k

/���sG�KwX{%x|��sGl�m-tio�nWuNj_w�o�s%sNl�w�mKy,m�lXsDy�m�o�{���sG��nKl_�Ny,oN�Rw�o�k��Go�sGlXsNmKy.v�o�s�pwX{%x|�

������$� ��G���������������|�����|�'�,�`�������� )���-������������������=�)�� ������8 ����� ��A������*������` � )�C�����-�|����

Page 4: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

4

Simple 2-Machine Network

����������� �������������������������

��� ��!#"����%$��&�('��

)+*-,/.&021436587:9;5<36=69�,?>@5(9�9�,�A(5CBD5&E(FG5H9JI�143�AK,�3L,/=�=2B;5H9�9)+*-,/.&0214365CMN9J5&36=G9�,8B;5&O2P QR>S5H9�9�,TA�5C. U�36I;,T143�143�AKI�0G5C=6,/I;,8,VIWI�0 ,/I�,/=�=�BJ5H9�9

Simple Message Format

Page 5: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

5

Software Interaction������������ ������������������������! "#���%$��$&(')'*�+���,�-�.'/,���0�

,�1��'* 32���� 3���4���56$1�7��8�9 )�1���:�����! "�1�.;<�4�7�=��(�>�0�����?<�@�A�1 *2�(')')�B�����DCE 3F��6�

GIHKJ�L0MONQPM!RSL0TULWV>X+N=Y�Y�Z[�NQY]\^NM`_aN=N8TbZ8c6cWdeR`P8Z8M!R`L7T^YGgf-N8deRhZ8\Wd`N9i7NjdeRhkAN8J@l

manpo�q0resutEv-t�q!q!oxw�tDy)t�z�t�{ |Qt�}�~�����@�!�!� ���@�,�)�x���������]�*�x�����.�7� �����@�&�x����1���*�3�����#���8�.�K�)�!�O�*� �8��B���!�Q���!�(�]��� ���`��� �8������� �&�!�������j�^�&���)�3�����#�e�u�`�O�)���!������u� � �1�!�u�O�@�����`���

manpo�qA{er,y)t�z�t@{�|�t.}1{���r)o@z�r)~�B���!�Q���!�#�!����=�)���@��Q�����8�� �8�`�����]�*��� �.��� ��  ��  ���!¡8�!�!���S���B���,�)�.�1�7����¡��!��O�)�)�.�(�.�O���@�O��� �.�K�O����*¢u��¡Q�*�8�)�O�!�x� ���O�=���O��� ��� ���

Sufficient Message Format

Page 6: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

6

Steps for Sending a Message��� ��������� ���������������������������! #"�$&%'%���()�� �����*�! + ��-,. -$/,.�������� ����0 21��3$54�6/�0�5�7�8�9�:���;�<���

���0�0�5�0(>=?��('���@,A��(B6/�������B����(3�B�8�<��4��0(>�CD� �����*�! E�F�������G�H���I���2�������+�H���J�����.KL��(�1#�������0(>%��� 0�06

KL���� ��M�F�������G�<���N4����O�>�QP/�RD� ST�2�9�

U-V W�X/YOZ\[2]_^-`badcfe�g�c>h*c>]ji/Y>klkHmonpcOq�r�k�c>a@c>YOq�csiutvcGqlw-q<iAcBhyxjzvXAXlc>kZO^j]jiuY>m{]vm{]jg|e0Y>iuYQV

}�V W�X/ium{h~cBk�cF�2�vm�k�cfq<r2k�cOq�c\]_e�h*cOq�q<YBg�csY>]_e�k�cOq<iuY>kli/ium�hIc>kBV

These steps are essentially reversed when receiving

Performance Parameters

Page 7: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

7

Transmission Media

Networking Multiple Computers

����������� ������������������������ �!�"�!�#��$%�&�!�����'�����(�*)��%�+�$,�� � -��� �!$,��&�!���-�!�.���/�021436587#969;:=<?>@7#A;:?B�BDC6B#EGFIHKJ8B#E+B

��LK����$,���+�M�M�N�O�QP� -�"�!�&�.�����R$,�� ������+���S�0UTVE+BW:=<YX;Z�[�[&J\7#E]BS^\_�`+a�[+36b%J;3'Hc<*[ 5dJeB�[&J;7#E&<fX6gh3/EGg'7#X\<YijBk^l7#Xe^m 7#X;7Dg,Bk^\_02no3'Hp^63 m 7k>#J\<YX;BS[ <?^6B@X;5q<*adFr3/X;BW7#X;3/5!J8B#EMs*<.t B't b%J83jH2<*[X\7 m <=X6gKJ;7#X8^�:?BS^kuD_

02no3'Hc7#E+Bv<YXe^�<wC,<?^x67#:6>k36X/CyB#E+[&7#5q<*36X8[Dz,>k3�X\XeB#>#5q<*36X8[BS[&5q7#A;:=<?[&J8Bk^\_

02no3'Hp^63 m Bk[([&7Dg,Bk[�a{<YX8^|5!J8B#<=E8HK7DF}5qJ6E+3�x�g%J~5qJeBMX8BD5*Hh36EGZ6_

Page 8: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

8

Sharing vs Switching������������ ���� ��������������

��������������� �! ��"#"%$��� ! � &'(���#����*)�+��,�$�����&��.-/�0-1&+-2�+3����4��5)�"6���27$�"

���8���& ! �����9;:�<=?>4@/A8BDCFEHG0IKJL<BNM0OPB0<

MQJRJ�<BQJ�M0OPB�STM0UVAXWY@7A�O�I9;Z[<B*UV=LW\E8SH@/]LE8@^OP=�EH_

O�ITM0UH`4_aOb=dce=8=�<fBNg/_2h�M'W

Circuit vs Packet Switchingikj BNl/B0mTIH=8U�B*UVBQO7Wn=�<'`4_�WnBN<B*O(I�B�o�@1<_'O�UHB0O7Wd=8<'`4_

prq*sutwvtwx�y�zwz {�|+}�~�y���zwt/}u�R|��|�z^|'�~7sut �+y�z���t^s��P�Xt^~�} ��|~1��|'|'x*�+y�zwz |s�}T� x��5z^�0xXv�|�s/�p\���0xXv��7��y���z�xR|~1����su��} �L}u|�*��s�|'�N��|'x���{+���Nt �0t/}ut^�Nx*����z^~1tw�Xz |'�Qtwx�v�~7��}u�Ly�s(|

��y�xR�0��t^�X~1�Dy��s���}�}?��y�xX{��+ybzwz/}pr�T�0xXx�|��~^t^�NxL}TyPs�|��0|�Nt �QyP~7|�*y�x��5�Ly��0|�s(|Q}�|su�0|����v�Ly�s�y�x�~7||'�5�Ly�x��Q��t^�X~1�p\�*|~1���Xs���}7�X�����Xs(~�}TyT��y���x��X�*��|s���� ��0xXx�|��~^t^�NxL}�� �2��|~1��|�s4�Xs�x���~7|

~1��|f{ay�s�|��/��zwz {���~1t zwt^��|��+�i :�M�G0`�B0OP�P_bWY@^OPGNIVB�A A�@wJ�@^O�M0l�UVBNO7Wn=8<'`4_

pe¡��L}�~4}u|'xR���'�X��x���}�������y�~�y���|~1��|'|'x�}u|'x��X|sb¢Qs�|'�|�tw��|�����y'}�|�*�Nxy����Xs(|Q}�}�|+}��w~^�Xt/}�t/} �R�0�£~^�R|��R��}�~�y�zL}u|su�+t^�'|����Xs���}7��¤Q��0xXx�|��~^t^�Nx��7z^|Q}(}

p\�*|~1���Xs���}7�X�����Xs(~�}TyT��y���y����0��xR~���� ��y�~�y��ws�|'v�y�s(�Qz^|Q}�}�����~1��|�xX�0�*��|s�R�8yP��~^t ��|���0xX��|s�}�yP~1t^�NxL}��0��s8�¥z^�0�¦}7�

Page 9: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

9

Message Delivery����������� ������ ������������������� �"!#���%$&�'�(!����%)+*

,.-0/21'354�6%78406:9;1�<�=�3?>�1@6BAC1�D5EFD,.-0G�9HEIA�/�4�6J7�4�6�9;1K7MLND5E�35>:L�E;4OQP�R�S:TFU�V@WHXBY�Z[V'\C]�Z[V�^:\�V@TB_0^`R0abZN^CV@cBcHR0d:R�e R0f�gKY[^�\hZId:V'U5ikjli VmZ�T[R�SCclV i ^�ckn:Vo V�Z?Z5Y[f�V

Oqp�ikTFc S�Y[e�U�i TFU5S�ikc;]�Y U5i T[U5SCikc�i Z�V�ZFcIY[XCe i Zrn`V�\sX`V@ckaV'Vt^�uqY[^�\hv2wCY[^B\#cxn`V�Zrai cHUtnCVmZj;R�TIaKY5T?\KX�Y�Z[Vm\#R0^yUti TIU�S0i c zF{O|{yV�ZFcxi ^BY5ckikR�^:WlX�Y�ZrVm\�]'V�Y5U�nMZIa ikcHU�nhn�Y�ZNd�Y5TIcxixY[e�_0^`R0ae Vm\}fmVsRCj cHR0d`R0ekR�f�gKY[^�\j;R�TIaKY5T?\�Z�clRycxnCVXCV�ZFc�~ ix� Vm� w�^�VmY5TFV�ZFc � ^`V@�mc�n:R0d�Y[ekR�^0f�cxnCVdBY5ckn

���K��5���:��� �l!���:�H�'���!��:���k�B�,����H���F�I�H�@����������F���'�F�h<CD[G�9HElA�/�=BL��5�I4�3�D 4���El9H354#�N1@A@�B4�E =�4��F> 3F4y�[>B3[G�1@3?6�9k�:�J9HE;�

D[G�9HEIA�/�4CD AC1t��3F4CD54���681s7�4CD�D�1t�C4,�� ��H�l�k¡m�[�� I¢C¡�£�¤¥�5�I¦#¡m�5§k�2<��F> 3FGJ1'356MEl/�4�= 9HErD1�DbEH/�4@¨�1@3F3[9k©`40�C354�6�LBA�4CD�ªH1@EI4���A�¨= ¨�>�©B4m3[ª;1t�B� 9k�B�MEI3«1t�2D[789;D�D[9H>���>��N�N1@A@�B4�E�6�1@EF1

Congestion Control¬®­:¯±°³² ´�¯�¯Mµ�²�¶�·?´�¯M¸@¹«ºb»B»+¼Mº2½�¾À¿JÁ�Â�Ã�Ä ¿�¼�Å�ºb»C½�Æ?¿�¼±Ä Ç2¼ÈÁ�º»0Éy¹?½ÊÌËqÍMÁ�º�ºÎÇ�ÏJÏMÁC¿JÇ Ä2ÍMºb»

Ð&ÑyÒBÓ�Ô�Õ:Ö�× Ø}Ù ÚhÛ�ÜIÝ�ÒßÞHÜHàsÔ�ÜIáMÓBÙ àbâ�ÕBá�Ö'Õ × ã�× Ø�Ù Ú³Ú�ÒBÓ�Ô�Õ:Ö'áäQå�æ8ç+èBé êCë ìlíBî;ë

Ð�ï�ÞIÙ�ð�ÓBÙàÖ�Ø�ÙbÞFÛ:ñ�á�Õ+Ý'ÕBÕ × ò�ÒBÓ�Ô�Ö�Ù³ÜlàKá@Ö�Ø@ñbÓ�Ö�á0Õ:àK×Õ�Ø�á�Ö«Ù(Ø�Õ ×�ñ�ÓBÕÖ�ó#Õ:ÜHØ�ò�Ò:à#× ð�Ü;× Ö�ó|ñbá�Ò�â�Õäqô�õsç�öNë5ê�ë÷�ø:ùHú�û�ü�ø%ýB÷tþ þHé�ÿ�ë�ú��N÷����Bê�ìFëìIé��Bê�ë[ê���ì��ê�[é �FêJ÷���÷����Jî;ëê�����ê���ìlê�è �:ìlíBî;ë�ÿhî���èBé�ÿ ë[î���ê���÷�����ê��5ê�è�ö ��ê0èMè����2÷���î��C÷«þkþ �hî���é����`êCë5ìlîHé��8î;ë è ê�ìIê���ìIê�è

Page 10: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

10

Network Topology I

Network Topology II

Page 11: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

11

Network Topology III

Ethernet

����������� �����������������������! #"�%$'&)(�$*&+&-,/.�0�12�3���14����56��7+89�: +;<�3�����)��>=����@?A������B5C���ED#����5454���35F1C�3�1C�G?H��I�J� K+0��)L����B����M.��'��NM��OPO

Page 12: Computer Systems Organizationpcrowley/cse521/L26-12-3-2003.pdf · 2003-12-03 · 4 Simple 2-Machine Network !#" %$ & (' )+*-,/.&021436587:9;5@5(9 9 , A(5CBD5&E(FG5H9JI

12

Assignment

������������ ��������������������! #"%$'&)(+*-,.�0/21�&3,.�4/5/�6

798;:=<>@?BADCFE@G�?HAICKJ