Алгоритмы передачи информации — это набор чётко определенных правил для выполнения операций по передаче информации.
Введение
Алгоритмы передачи информации задают маршрут, по которому будут передаваться данные от источника до приёмника информации. Возможные методы решения этой проблемы:
- Оптимизированные, которые во всех случаях формируют минимальное направление трансляции данных, и не оптимизированные алгоритмы выбора маршрутов.
- Адаптивные и определённые (детерминированные) способы определения маршрута (адаптивные алгоритмы при назначении направления передачи данных учитывают уровень нагрузки на канал передачи информации).
Из множества самых применяемых оптимизированных алгоритмов можно выделить группу способов покоординатной маршрутизации. В этих методах определение маршрутизации трансляции данных осуществляется по очереди для каждого варианта.
Способы передачи данных
Интервал времени, в течение которого передаются данные между процессорами, задаёт составляющую коммуникации, которая определяет длительность осуществления параллельного алгоритма в вычислительной системе, работающей как многопроцессорная. Главные характеристики, которые описывают время передачи данных:
- Время первоначального формирования сообщений для трансляции, поиска маршрутов в сети и тому подобное.
- Время трансляции служебной информации.
- Время трансляции одного информационного слова.
Существует два главных метода передачи данных:
- Передача сообщений в виде неделимого информационного блока. Данный метод предполагает, что процессор, имеющий подлежащее передаче сообщение, подготавливает всю информацию, делает выбор процессора-приёмника, и инициирует процедуру отправки данных. Процессор, которому адресована информация, сначала выполняет операцию получения всего объёма транслируемых данных и лишь потом начинает пересылку полученной информации дальше по назначенному маршрутному направлению.
- Пересылаемые сообщения преобразуются в информационные блоки (пакеты) небольшого объёма, и в итоге трансляция данных сводится к трансляции пакетных сообщений. Этот способ передачи позволяет принимающему процессору выполнять отправление данных далее по маршрутизации без ожидания окончания получения всего объёма информации.
Необходимо отметить, что пакетная передача данных позволяет увеличить скорость передачи информации, помимо этого, она уменьшает объём памяти, необходимой для сохранения транслируемой информации. Так же следует заметить, что пакетная передача позволяет применять параллельно различные каналы коммуникации.
Однако, при этом, способ передачи информации пакетами предполагает более высокий уровень сложности аппаратного и программного сетевого обеспечения, что ведёт к увеличению его стоимости. Также при пакетной передаче есть вероятность конфликтов при передаче.
Главными параметрами, характеризующими быстродействие сети, считаются латентность (временная задержка) и пропускная способность. Пропускная способность — это информационный объём, который передаётся от одного сетевого узла к другому за определённый временной интервал. Надо учитывать, что фактическая пропускная способность будет ниже из-за передачи программой необходимых сопутствующих служебных данных.
Латентность — это временной интервал, который затрачивается программным и аппаратным обеспечением сети на обеспечение готовности к трансляции данных по выбранному каналу. Общая латентность является суммой программных и аппаратных элементов.
Пропускная способность сети делится на следующие типы:
- Тип пропускной способности, применяемый при пересылках в одном направлении. Она равна максимальной скорости передачи данных между процессами передатчика и приёмника.
- Тип пропускной способности, используемый при пересылке данных в двух направлениях. Она равняется максимальной скорости одновременного обмена информацией по сети двух процессов.
Латентность обычно измеряется в микросекундах, а пропускная способность выражается в мегабайтах в секунду.
Для прикладных программ с утончённой параллельной структуризацией, что характерно для программ, выполняющих различные вычисления, очень важно иметь небольшие латентные значения. А для прикладных программ, применяющих большое количество пересылок значительных информационных объёмов (что характерно для коммерческих приложений баз данных), наиболее важным параметром становится пропускная способность.
Передача данных между двумя процессорами
При очень разнообразном операционном наборе трансляции данных при параллельном методе разрешения непростых научных и технических проблем, некоторые операции взаимного обмена процессоров в сети можно причислить к набору главных работ по коммуникации. Они имеют очень широкое распространение при параллельных вычислениях, или в других процессах обмена информацией, к которым их можно свести.
Необходимо ещё заметить, что в пределах этого основного комплекта, для практически всех коммуникационных действий, есть операции, которые являются обратными по воздействию начальным процедурам (к примеру, процедура трансляции информации от одного процессора ко всем приёмникам сети, будет соответствовать процедура получения информации одним процессором от всех других процессоров). В итоге, анализ операций коммуникации следует осуществлять парами, так как часто алгоритм осуществления прямых и обратных действий можно выработать на основе общих правил.
Передача информации от одного процессора другим процессорам сети
Процедура трансляции информации от одного процессора всем другим процессорам является самым популярным действий при коммуникациях. Также широко применяется двойственная процедура передачи (приём на одном процессоре информации от других процессоров сети). Такие процедуры применяются, например, при расчётах матричных и векторных произведений.
