King topologies as interconnection networks : cross my mesh and hope to rule

Abstract

RESUMEN: Las topologías King son una evolución de redes de interconexión de computadores de alto rendimiento, concretamente las mallas y toros. Con el propósito de incrementar el grado de éstas, las redes king añaden enlaces diagonales en dos direcciones. Esto tiene el efecto de mejorar el rendimiento, aumentando el throughput y disminuyendo la latencia. Esta tesis propone varios algoritmos de enrutamiento para satisfacer diversos requerimientos. Comienza con el estudio del enrutamiento de mínima distancia, para aplicaciones que requieran latencias bajas. Por otro lado propone un algoritmo de enrutamiento no mínimo, que relaja la restricción de distancia mínima para mejorar el equilibrio de carga en situaciones de tráfico adverso. Además hace un análisis de algoritmos de enrutamiento tolerantes a fallos, proponiendo un algoritmo original específico para redes King. Finalmente, la tesis muestra un estudio de coste energético y de área para establecer que estas redes son una alternativa viable a las tradicionales.ABSTRACT: King topologies are an evolution of the meshes and tori commonly used as interconnection networks for high-performance computing. In order to increase the degree of the latter, king networks add diagonal links in both orientations. This has the effect of improving the performance, increasing the throughput and reducing the latency. This thesis proposes several routing algorithms that satisfy different needs. First, it studies minimum-distance routing for applications requiring short latencies. Next it proposes a misrouting algorithm, that relaxes the minimum distance restriction to improve the load balancing capability in the presence of adverse traffic patterns. In addition, it studies fault-tolerant routing algorithms, and proposes an original algorithm specific for king networks. Lastly, the thesis shows an area and energy cost evaluation to establish that these networks are a viable alternative to traditional network