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Titelaufnahme

Titel
Analyse der Ressourceneffizienz leitungsgebundener Kommunikation in Multiprozessorsystemen
AutorStrugholtz, Manuel
PrüferRückert, Ulrich In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Scheytt, Johann Christoph In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2013
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 15.05.2013
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-11480 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Analyse der Ressourceneffizienz leitungsgebundener Kommunikation in Multiprozessorsystemen [15.12 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In verteilten Rechenarchitekturen und Multiprozessorsystemen hat die Kommunikationsinfrastruktur einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems. Während die eigentlichen Recheneinheiten zunehmend auf hohe Energieeffizienz hin optimiert werden, liegt der Hauptfokus in der Entwicklung der Kommunikationsverfahren auf hoher Leistungsfähigkeit. In dieser Arbeit wird deshalb die Ressourceneffizienz leitungsgebundener Kommunikation in Multiprozessorsystemen untersucht. Es werden Grundlagen der kupferbasierten Übertragung von Daten erläutert und Transceiver vorgestellt, mit denen die entsprechenden Untersuchungen durchgeführt werden. Ein Kanalmodell zur Bestimmung des Einflusses auf das Übertragungssignal wird vorgestellt und verifiziert. Der grundsätzliche Aufbau von seriellen Hochgeschwindigkeitstransceivern wird erklärt und wichtige Komponenten werden näher erläutert. Eine Evaluierungsmethodik wird vorgestellt, mit der die Ergebnisse der Energieuntersuchungen quantifiziert und eingeordnet werden können. Die Übertragungsverfahren werden auf Basis ihrer technologischen Implementierung eingeordnet und auf ihre Effizienz und durchschnittliche Leitungsaufnahme hin untersucht. Eine standardübergreifende Evaluation findet statt. Hier werden die betrachteten Übertragungsverfahren untereinander verglichen und eine Unterteilung in technologische Unterschiede wie Busse oder Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und Intra- beziehungsweise Intersystemverfahren vorgenommen. Anschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse auf verschiedene Clustersysteme angewendet und der Anteil der Inter- und Intrasystemkommunikation an der Gesamtverlustleistung bestimmt. Es werden zwei Clustersysteme beschrieben, die mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse aus den vorhergehenden Kapiteln entwickelt wurden.

Zusammenfassung (Englisch)

In dedicated computing architectures and multi processor systems the influence of communication on the performance of the whole system is growing. While computing units like processors are increasingly optimized on high energy efficiency, the main focus in developing communication techniques still lies on high performance. In this work the resource efficiency of copper based communication in multi processor systems is evaluated. Basics of copper based transmission of data are explained and transceivers used in the evaluation as well as a model of the copper channel are introduced. The fundamental structure of serial high speed transceivers is explained and important parts are clarified.A methodology for evaluation is introduced that is used for quantifying the results of the analysis like the average power consumption of the communication method and the needed amount of energy per bit under different views.An overall evaluation is performed to compare all communication techniques and sort them based on their characteristics like bus based connections or point to point connections as well as inter system or intra system communication. Two cluster systems are introduced which have been developed based on the results of the previous theoretically evaluation. The first system is a FPGA cluster that uses tightly coupled reconfigurable architectures. RECS, a resource efficient cluster server, is optimized for low power consumption and high density of physical processing nodes. RECS also uses an efficient management system for monitoring and controlling multi processor architectures. An efficient storage system based on hard drives expands the functionality of RECS.