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árbol gordo

un arbol gordo
Un árbol gordo de 2 niveles con conmutadores de 8 puertos

La red Fat Tree es una red universal para una comunicación demostrablemente eficiente. [1] Fue inventado por Charles E. Leiserson del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1985. [1] Los árboles k-ary n, el tipo de árboles gordos comúnmente utilizados en la mayoría de las redes de alto rendimiento, se formalizaron inicialmente en 1997. [ 2]

En una estructura de datos de árbol , cada rama tiene el mismo grosor (ancho de banda), independientemente de su lugar en la jerarquía; todas son "delgadas" ( delgadas en este contexto significa poco ancho de banda ). En un árbol gordo, las ramas más cercanas a la cima de la jerarquía son "más gordas" (más gruesas) que las ramas más bajas en la jerarquía. En una red de telecomunicaciones , las ramas son enlaces de datos ; el espesor variado (ancho de banda) de los enlaces de datos permite un uso más eficiente y específico de la tecnología. [ cita necesaria ]

Las topologías de malla e hipercubo tienen requisitos de comunicación que siguen un algoritmo rígido y no pueden adaptarse a tecnologías de empaquetado específicas. [3]

Aplicaciones en supercomputadoras

Las supercomputadoras que utilizan una red de árbol gordo [4] incluyen las dos más rápidas a finales de 2018, [5] Summit [6] y Sierra , [7] así como Tianhe-2 , [8] Meiko Scientific CS-2, Yellowstone. , el Earth Simulator , el Cray X2 , la Connection Machine CM-5 y varios superordenadores Altix . [ cita necesaria ]

Mercury Computer Systems aplicó una variante de la topología de árbol gordo (la red de hiperárbol ) a sus multicomputadoras . [ cita necesaria ] En esta arquitectura, de 2 a 360 nodos de cómputo están dispuestos en una red de árbol grueso con conmutación de circuitos . [ cita necesaria ] Cada nodo tiene memoria local que puede ser asignada por cualquier otro nodo. [ vago ] Cada nodo en este sistema heterogéneo podría ser un Intel i860 , un PowerPC o un grupo de tres procesadores de señales digitales SHARC . [ cita necesaria ]

La red de árbol gordo era particularmente adecuada para cálculos rápidos de transformada de Fourier , que los clientes utilizaban para tareas de procesamiento de señales como radar , sonar e imágenes médicas . [ cita necesaria ]

Topologías relacionadas

En agosto de 2008, un equipo de científicos informáticos de la UCSD publicó un diseño escalable para arquitectura de red [9] que utiliza una topología inspirada en la topología del árbol gordo para realizar redes que escalan mejor que las de redes jerárquicas anteriores. La arquitectura utiliza conmutadores básicos que son más baratos y más eficientes energéticamente que los conmutadores de centros de datos modulares de alta gama.

Esta topología es en realidad una instancia especial de una red Clos , en lugar de un árbol gordo como se describe anteriormente. Esto se debe a que los bordes cercanos a la raíz son emulados por muchos enlaces a padres separados en lugar de un único enlace de alta capacidad a un solo padre. Sin embargo, muchos autores siguen utilizando el término de esta manera.

Referencias

  1. ^ ab Leiserson, Charles E (octubre de 1985). "Fat-trees: redes universales para supercomputación eficiente en hardware" (PDF) . Transacciones IEEE en computadoras . 34 (10): 892–901. doi :10.1109/TC.1985.6312192. S2CID  8927584.
  2. ^ Petrini, Fabrizio (1997). "K-ary n-trees: redes de alto rendimiento para arquitecturas masivamente paralelas". Actas del XI Simposio Internacional de Procesamiento Paralelo . vol. doi: 10.1109/IPPS.1997.580853. págs. 87–93. doi :10.1109/IPPS.1997.580853. ISBN 0-8186-7793-7. S2CID  6608892.
  3. ^ Leiserson, Charles E.; Abuhamdeh, Zahi S.; Douglas, David C.; Feynman, Carl R.; Ganmukhi, Mahesh N.; Colina, Jeffrey V.; Daniel Hillis, W.; Kuszmaul, Bradley C.; San Pedro, Margaret A.; Wells, David S.; Wong, Mónica C.; Yang, Shaw-Wen; Zak, Robert (1992). "La Arquitectura de Red de la Máquina de Conexión CM-5". SPAA '92 Actas del cuarto simposio anual de ACM sobre arquitecturas y algoritmos paralelos . ACM. págs. 272–285. doi :10.1145/140901.141883. ISBN 978-0-89791-483-3. S2CID  6307237.
  4. ^ Yuefan Deng (2013). "3.2.1 Sistemas de hardware: Interconexiones de red: Topología". Computación Paralela Aplicada . Científico mundial. pag. 25.ISBN 978-981-4307-60-4.
  5. ^ "TOP500 de noviembre de 2018". TOP500 . Noviembre de 2018 . Consultado el 11 de febrero de 2019 .
  6. ^ "Cumbre: la próxima supercomputadora de alto rendimiento del Laboratorio Nacional Oak Ridge". Instalación de informática de liderazgo de Oak Ridge . Consultado el 11 de febrero de 2019 .
  7. ^ Barney, Blaise (18 de enero de 2019). "Uso de los sistemas Sierra de LC - Hardware - Red Mellanox EDR InfiniBand - Topología y configuración de LC Sierra". Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Consultado el 11 de febrero de 2019 .
  8. ^ Dongarra, Jack (3 de junio de 2013). "Visita a la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa Changsha, China" (PDF) . Netlib . Consultado el 17 de junio de 2013 .
  9. ^ Al-Fares, Mohammad; Loukisas, Alejandro; Vahdat, Amin (2008). "Una arquitectura de red de centro de datos básica y escalable" (PDF) . Actas de la conferencia ACM SIGCOMM 2008 sobre comunicación de datos . ACM. págs. 63–74. doi :10.1145/1402958.1402967. ISBN 978-1-60558-175-0. S2CID  65842.

Otras lecturas