Коммуникационная среда на основе масштабируемого когерентного интерфейса SCI

SCI (англ. Scalable Coherent Interface, масштабируемая согласованная взаимосвязь) — компьютерная сеть, используемая для построения кластеров. SCI-кластеры имеют преимущество при решении задач, требующих большого количества пересылок коротких сообщений между узлами, так как в таких задачах время задержки (латентность) играет решающую роль.

SCI принят как стандарт в 1992 г. Он предназначен для достижения высоких скоростей передачи с малым временем задержки и при этом обеспечивает масштабируемую архитектуру, позволяющую строить системы, состоящие из множества блоков. SCI представляет собой комбинацию шины и локальной сети, обеспечивает реализацию когерентности кэш-памяти, размещаемой в узле SCI, посредством механизма распределенных директорий, который улучшает производительность, скрывая затраты на доступ к удаленным данным в модели с распределенной разделяемой памятью. Производительность передачи данных обычно находится в пределах от 200 Мбайт/с до 1000 Мбайт/с на расстояниях десятков метров с использованием электрических кабелей и километров – с использованием оптоволокна. SCI уменьшает время межузловых коммуникаций по сравнению с традиционными схемами передачи данных в сетях путем устранения обращений к программным уровням – операционной системе и библиотекам времени выполнения; коммуникации представляются как часть простой операции загрузки данных процессором (командами load или store). Обычно обращение к данным, физически расположенным в памяти другого вычислительного узла и не находящимся в кэше, приводит к формированию запроса к удаленному узлу для получения необходимых данных, которые в течение нескольких микросекунд доставляются в локальный кэш, и выполнение программы продолжается. Прежний подход требовал формирования пакетов на программном уровне с последующей передачей их аппаратному обеспечению. Точно так же происходил и прием, в результате чего задержки были в сотни раз больше, чем у SCI.

Еще одно преимущество SCI – использование простых протоколов типа RISC, которые обеспечивают большую пропускную способность. Узлы с адаптерами SCI могут использовать для соединения коммутаторы или же соединяться в кольцо. Обычно каждый узел оказывается включенным в два кольца.

SCI – дуплексный, UART-типа. Это асинхронная система со стандартным форматом «без возврата к нулю» (NRZ) для переданного или полученного бита. Длина переданного слова 10 - 11 бит (1 старт-бит, 8 - 9 информационных разрядов, 1 стоп-бит). SCI состоит из трех модулей: приемник, передатчик и контроллер скорости пересылки данных в бодах.

Характеристики:

· Производитель: компания Dolphin

· Пропускная способность: физическая скорость передачи — 667 Мб/сек, в зависимости от используемых аппаратных платформ пропускная способность на уровне MPI — от 200 до 325 Мб/сек.

· Время задержки: этот тип коммуникационной среды отличается рекордно низким временем задержки: 2—3 мкс — аппаратное и около 4 мкс — на уровне MPI.

Топология: кольцо, двух- или трехмерный тор, а также коммутируемые кольца. В связи с такой топологией, при увеличении размеров тора происходит насыщение аппаратной пропускной способности, поэтому нецелесообразно строить кластеры с размером тора больше 6—8 по каждому измерению. Тороидальная топология не требует применения коммутаторов.