Conservatoire national des arts et métiers
Architectures des systèmes informatiques
CHAPITRE 5
Augmentez le débit svp ! Communications par bus
Année 2002-2003

Suite N°8...

5.7. LE COMMUTATEUR

Nous venons de voir les limites des bus et leur prolifération qui est bien le signe de l'insuffisance de chacun pris séparément. Un moyen beaucoup plus coûteux, utilisable pour connecter plusieurs dispositifs de mêmes caractéristiques est le commutateur.

Il est connu sous le nom anglo-saxon de «crossbar». Ce mot appartient d'abord au vocabulaire de l'architecture, son équivalent français est croisillon. Il a été employé pendant de longues années pour qualifier les centraux téléphoniques électromécaniques mais ne l'est plus pour les centraux électroniques bien qu'ils aient les mêmes fonctions.

Dans son principe, un dispositif «crossbar» possède autant d'entrées (n) que de sorties (n). Il réalise au plus n communications simultanées entre paires d'entrées et de sorties exclusives.

La figure suivante est un schéma de principe où le double jeu d'entrées et sorties est figuré une seule fois.
Chaque ligne représente un jeu de conducteurs (8, 16, 35, 64).
Les dispositifs C sont les organes de commande capables de mettre les lignes à en communication.

La communication figurée relie les ports 2 et 5.

Les commutateurs sont utilisés pour connecter entre eux :

des processeurs;
des processeurs et de la mémoire.

À ce titre, ils sont des outils pour les systèmes multiprocesseurs.
 

5.8 LE FUTUR DES BUS

De nouveaux bus apparaissent ou vont apparaître dans peu de temps.
Dans la ligne des bus parallèles, la version PCI-X est susceptible d'atteindre le GHz, toutefois il est toujours le plus souvent à 100 ou 133 MHz, donnant un débit de 6,4 Gbites/s pour une largeur de 64 bits. Ceci est insuffisant pour les connexions avec les serveurs.

Dans la ligne des bus série, les USB et IEEE1394 ont d'ores et déjà une descendance qui promet d'être nombreuse.
Citons comme existant déjà Infiniband, résultat des travaux d'un groupement de 100 entreprises dont Dell, Hewlett-Packard, IBM, InfiniSwitch, Intel, Lane15 Software, Mellanox, Network Appliance and Sun Microsystems.
InfiniBand a pour élément essentiels les «fabrics», des nœuds d'interconnexion qui réalisent des connexions point à point incluant qualité de service, tolérance aux fautes et extensibilité. Par ces nœuds, on interconnecte processeurs et entrées-sorties formant un système SAN indépendant des systèmes d'exploitation des machines. Il est prévu pour utiliser IPv6, nouveau système de nommage des machines sur internet.
La liaison de base d'Infiniband formé d'une paire en mode différentiel a un débit de 2,5 Gb/s, on peut en grouper 4 ou 12, allant à 30 Gb/s. Le codage de base est celui de l'IEEE 802.3z comme pour Ethernet 10G et FibreChannel, dit 8B/10B. Le débit utile est ainsi réduit à 2 Gb/s desquels il faut déduire les besoins des protocoles.
Ce bus est conçu autant pour remplacer le bus PCU en interne que pour interconnecter des processeurs en grappes ou même remplacer Ethernet.

Deux autres bus à venir sont Hyper Transport et Rapid I/O.
 

Caractéristiques	Infiniband	PCI-X	Fibre Channel	Ethernet 1 et 10 Gb	Hyper Transport	Rapid I/O
Bande passante en Gb/s	2,5 - 10 - 30	8,51	1 - 2,1	1 - 10	12,8-25,6-51,2	16 - 32
Nombre de lignes	4 - 16 - 48	90	4	4	55 - 103 - 197	40 - 76
Distance de l'ordre du	km	cm	km	km	cm	cm
Support	CI*, câble cuivre, fibre optique	CI*	câble cuivre,  fibre optique	câble cuivre,  fibre optique	CI*	CI*

*CI : circuit imprimé ou carte