hardware barrier synchronization for a cluster of personal computers a

98

Upload: others

Post on 11-Sep-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��������������������� ������������������� ������� ����! "���#�

��$&%��'����(�� *)�����+������$,����-.)�%�������

�/�10+243�563

�87+9+:;5=<�<�2?>@<�AB<�0+2C EDGFH7+IJ<�K

AML

)"7+NO>'7+2C%P+5JQ�2RNO3S5=<�K

9'K

�TD4N�56UV-W7+0EDM:V:XDG>

YPW)ZDMN�<[56D4I\ ]7^I`_EI=IJ:;2aP'<"A4L�<�0+2

��24U�7+5JN[2a:;2aP�<�3TLbAGN�<�0^2c��2adGN[2a2

AML

-.DG3S<[2aN�AML��'Fe5=2aPEFe2�5JPf"IJ24Fe<[N�5gFaDMIhiP^dG5JP^2a2aN�5=P+d

-.D?KkjalGlnm

Page 2: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

5=5

� AB:BK � DMN[2aP <�3��

Page 3: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

5=5J5

����� ����� $&�����-.�����

��1AG7^I6> I=5���2�<�AB<�0ED4P��;:BKBDG> Q'563�AGN�)"N�AMLb2?3�3SAnN���DMP��X��5J2a<�� ��0+A83S2 3S7 � � AnN�<�DMPE>XdG7+5g> �

D4PEFe2C2aPEDM9^IJ24>;:;2�<[A � N[AGdGN[243�3�<�0^N�AG7^dG0.<�0^2�dnNODn> 7EDM<[2B3S<[7E> 5J2?3��� YPX0+5J:��+ P^AG<�AGP+I=K LbAn7+PE>

D;:;2RP <[AGN��+9^7+< DMIg3SAXD LbN�5J2RPE>���0+A�� DG3<[0+2aN�2 <[A;:;An<�5JQnD4<�2CDMPE>.0+2aI � :;2 5=P.:@K;N[243S2?DMNOFO0 �

��2 � N[A4Q 5g> 24>c:;2���5J<�0B<�0^2A � � AGN�<[7+P+5=<�5J2?3 <�A 9E2�DGFe<[5JQ�2�5JPBQnDMN[5JAG7]3i<[24FO0+P+56FRDMI LbAnN�7+:X3���0+56FO0

��2aN�2V5JP'QGD4IJ7ED49+IJ2B<�A�� DMNO>^3c:@Kf7+PE> 2aN�3S<�DMPE> 5=P+d.AML�<[0+2@_E2RI6> A4L � DMN�DMIJI=2aI � N�A'Fe243[3S5=P+d �.�10^563

DnF��'P+A���IJ2?> dG:;2RP <��1An7+I6>XP+AG<�9E2 FeAG: � IJ2a<[2���5=<�0+An7+<�<�0+2C:;2aP'<�5=AGPBAMLi)iN[AMLb243[3SAnN��GA�3�2 � 0.� �

"5=dG2aI �"�2�P+An<TAnP+IJK N�2RIJ5J2RQ�24>:;2TLbN[AG:/<�0^2 _EPED4PEFe5gDMI'9+7+NO>'2aPcA4L dnAG5=P+d�<�A�D�dGNODn> 7ED4<�2�3�FO0+A�AGI��

9^7+<�� DG3�DMIg3SA Q�2aN[K@7+P]> 2aNO3�<OD4PE> 5JP^d@A4L�:@K 2RN�NOD4<�5gF���AGN�X3�FO0+24> 7^IJ2 �

D4: D4I63SAXdnNODM<[2eLb7+I"<[Af�TD451��0 7^P+d;LbAGN 0+563�0+2aI � D4PE>.2aPEFeAn7+NOD4dG2a:;2RP <�<�0+N[AG7+dn0+AG7^<�:BK

dnNODn> 7EDM<[2.3�<�7E> 5=243��� ��1AG7^I6>,IJ5���2@<[A <[0EDMP���:@K.N[A�AG:��b:XDM<[2 ��:;2RNc ED4N�A�A'U DMPE> :@K�FHAGI��

I=24DMdn7+243���D?L D4N��IJ5��+ EDMN[A�A'U ��DM:;2a2?>��'�9+9EDn3���D�a:;5�� �\DM5=:@7^N���3�I6DM:�� D4PE> �80EDM0ED49.��DnU D45

LbAnN9E2a5=P+d <�0^2aN�2 <�0^N�AG7^dG0W:BKB7 � 3�DMP]>W> A���PE3 �

Page 4: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�� ��^������/���� ��B)�����

Page 5: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

5JQ

�\����$& �� �������������

)"D4dG2

$& ��'�/�� �\����$&1������������������������������������������������������������������� Q'5J5

$& ��'�/�� " ��%���1� ��������������������������������������������������������������� Q 5=5J5

����'�������� ����������������������������������������������������������������������� 5 �j � ����������%����� ���� ������������������������������������������������������������� j

� � �������������%���� ��������������������������������������������������������������� �

� �=j ��DMN[N�5=2aN��K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP ������������������������������������������������� �� � � ��I6Dn3�3�243 A4L���D4N�N[5J2aN���K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP��������������������������������������� m� �� )"D4N�<�5=<�5=AGPED49+IJ2 ��D4N�N[5J2aN�-W24FO0ED4P+563�: ��������������������������������������� �� � � ��7+N[Q�2aKBAML���D4NO> � DMN[2c��D4N�N[5J2aN���K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP � F 0+2R:;243������������������ �

� � � �=j "�- ��������������������������������������������������������������� �� � � � � "-.)���������������������������������������������������������������� �� � � �� ]7 �aKV��DMN�N[5J2aN������������������������������������������������������ �� � � � � ��-��Ym ������������������������������������������������������������� �� � � � m � N[5J<�AnP���j������������������������������������������������������������ l� � � ��� ��)1�' �$&� ����������������������������������������������������������� j��� � � ��� ���^����� ����������������������������������������������������������� j��� � � ��� ��NODaKX��G� ��������������������������������������������������������� jGj

� � m )"D4NODMI=IJ2aI\��AG: � 7+<�5=P+dB%�3S5=P+d;��IJ7]3S<�2RNO31AMLi� AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3�������������������� jGj

� ������� ���#��� ����������� ������� ����!�1�'������� � � )�%�����%��������������� j��

�=j ) � �'- )ZDMNOD4IJI=2aI&-.DnF 0+5=P+2 ������������������������������������������������� j�� � � ��DMN[N�5=2aN�-. �-.�/�NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2?3 YP'<�N[A'> 7EFe24> ������������������������������� j�� �� ��DMN[N�5=2aN�-. �-.�/�NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2?3 +AnN�:XD4IJ5�R24> ������������������������������� j�� � � �10+2 ������) -.DnF 0+5=P+2 ����������������������������������������������������� j�� � m �10+2 �������/)iN[A���24Fe< ������������������������������������������������������� � �

� m �=j ������(��K^3S<[2a:"! 3 ��Q�2aN[Q 5=2�� ��������������������������������������� � � � m � � �10+2 ������(��K^3S<[2a:"! 31�A83S<���AG: � 7+<�2RN#��������������������������� � j � m �� ��������1A�DMN�> ����������������������������������������������������� �

Page 6: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Q

)"D4dG2

� m � � �������! 3���D4<OD;��AG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGP��G��K'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPX��DMNO> ��������� � � � m � m iQ�AnIJ7+<[5JAnP�A4Lh��DMN�N[5J2aN\��K'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP -W24FO0ED4P+563�:#5=P@������� ��K^3 �

<�2a: ����������������������������������������������������������������� � m ��� )"D4N�<�5=<�5=AGPED49+IJ2 ��K PED4:;56F���DMN�N[5J2aN -W24FO0EDMP+5g3S: ����������������������������� ��

��� �=j ��DMN�N[5J2aN �NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 ��������������������������������������������� �� ��� � � �K P]DM:;5gF��D4N�N�5=2aN���K'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�������������������������������� � ��� �� )"DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+dB�/��D4N�N�5=2aN���N[AG7 � ����������������������������������� �� ��� � � iP^I6DMN[dG5=P+d;�/��D4N�N�5=2aN���N[AG7 � ��������������������������������������� �� ��� � m �'FaDMIgDM9+5=IJ5=<SK#��������������������������������������������������������� ��

� � )�%����%��!`��������)����� "��� )�������$&$&�$;�� 1��%��� ����������,����)� ��*��� ������������ ������� ������ ) ��)�������#������������������������������������������������� Gl

� �=j ��AG: � 7+<�2RN�! 3� YP <[2aNSL DnFe2�<�AB)���)����� ��������������������������������������� � �� �=j �=j ��2aP <[N�AnP+56Fa3�)"N[5JP'<�2aN )TAGN[<�DG3�DMP. YP'<�2aN�L DGFe2�<�AB) ��) ���� ����������� � �� �=j � � ��AMLb< ��D4N�2 ��AGP'<�N[AGI\AMLi)"N�5JP'<�2RN�)TAnN�<���������������������������������� � � �=j �� ��DM<�D ��An:;:@7^P+56FaD4<�5=AGPV�2a< �1AnN �"����������������������������������� ���

� � � �K'PEDM:V56F���DMN�N[5J2aN�-W2?F 0ED4P+563�: 5=Pf) ��)������������������������������������� ���� � � �=j ��DGF � dnN�AG7^PE> ������������������������������������������������������� ��m� � � � � �!0 KXD -W2R:;AGN[K;"IJ2R:;2aP'<"5JPf��DMN[N�5=2aN�$ AGdn56F�AML�)���)������ ������� � �� � � �� ��DMN�N[5J2aN�4�P'<�5��Y��D4N�N[5J2aN���24U�7+2aP]Fe2����������������������������������� � �

� �� YP <[2aN�N[7 � < -W24F 0]DMP+5g3S: 5JPf) ��)����� ��������������������������������������� m j� � � �1IJA'F �V�56D4dGNOD4: AMLi) ��)����� ��������������������������������������������� mGm

m � ) ��)����� � �-.) $&�-.����\���� ���� ��������������������������������������������� m �

m �=j �2e_]P+5JP+dB YP � 7+<��n�7^< � 7+< ��5=dGPED4I63 LbAGN�) ��) ���� � ������������������������� m �m � � )� YP'<�2aN�L DGFe2�<[A;)���)����� � ����������������������������������������������� m��

m � � �=j )i0'K^3S56FRDMIT��AnP+P+24FH<�AGN�3 ��������������������������������������������� m��m � � � � ) )TAGN[<��15=<���3[3S5=dGP+:;2RP < ����������������������������������������� � �

m �� ) ��) ���� � ��D4NO> � DMN�2B��Q�2aN�Q'5J2�� ������������������������������������������� �Gmm � � ) ��$kLbAnN���D4N�N�5=2aN��? YP <[2aN�N[7 � <1I=AGdn56F ����������������������������������������� �Gm

m � � �=j )i5=P+AG7^< ������������������������������������������������������������� ���m � � � � ) ��$&��� - ��A'> 2���������������������������������������������������� ���m � � �� �243�FHN�5 � <�5JAnP ������������������������������������������������������� ���

m � m EDM9+N[56FaD4<�5=AGP ��������������������������������������������������������������� � �m ��� �'FO0+2a:XD4<�5gFa3 ����������������������������������������������������������������� � �

� � �1�'%�$ ��V "���- ) ��)����� � S-.)�$&�-.����\� �� ���� ������������������������� ���

� �=j )T2aN�LbAGN[:XDMPEFH2A4L�) ��)����� � ����������������������������������������������� ���

Page 7: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Q'5

� � � 2aPE> 5 �)"D4dG2

� � � �' �-.� �?-. S-.� ��� $& Y� ��A'> 2B � 24Fe7+<[5JAnPWAGP,��I=7E3S<[2aN�A4L1��AGN�+3�<OD4<�5JAnPE37E3 �5JP^dB) ��)����� ������������������������������������������������������������� � �

� �� ) ��) ����VDG3�D@��D4<ODB�2a< �1AnN ����������������������������������������������� � �� � � �'FO0+24> 7^IJ5JP^d ��D4<ODB�2a< �1AnN �V��FaFe243[3S24317]3S5JP^dB) ��)����� ��������������������� ���� � m -W5JP^5J:;5�a5 P+dC)TAGN[<�� � 2aN�DM<[5JAGP]3 � 2aN���DMN[N�5J2RN ������������������������������� � �� ��� �2a2?> LbAGN���DM<�D@�17�� 2RNO315JPf)���)� ��� ��������������������������������������� � �� ��� EDM9+N[56FaD4<�5=AGPf�1IJ7+2?3 ��������������������������������������������������������� �4l

� � ��������$&%��' ���� ����������������������������������������������������������������� � j

$& ��'�/�� ��� "�������1� ��������������������������������������������������������� ��

Page 8: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�� ��^������/���� ��B)�����

Page 9: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Q'5J5

$& ��'� �� *�\����$&1�

�\DM9^IJ2 )"D4dG2

m �Jj ��� � mB)"DMN�DMI=IJ2aIh)TAGN[<�)"5JPf��3[3S5=dGP+:;2RP <�3 ��������������������������������������� ���

m � � ��2aP <[N�AnP+56Fa3��AnP+P+24FH<�AGN ��AGP'<ODnFe<���3�3�5JdGP^:;2aP'<O3 ������������������������������� � j

m � )TAGN[<O��DG3�2�� � �E�15J< ��3�3�5JdnP+:;2aP'<O3 ��������������������������������������������� � �

m � � )TAGN[<O��DG3�2�� j �E�15J< ��3�3�5JdnP+:;2aP'<O3 ��������������������������������������������� ��

m � m )TAGN[<O��DG3�2�� � �E�15J< ��3�3�5JdnP+:;2aP'<O3 ��������������������������������������������� ���

m � � -W24DMP+5=P+dBAMLi%cj DMPE>f% �@��5=dGPED4I63 ��������������������������������������������� ���

m � � -W24DMP+5=P+dX� Li)��� � �/D4PE>W)���' S������5=dGPED4I63 ��������������������������������� � �

m � � ]N[AGP'<�)"DMP^2aI\$&���3 ����������������������������������������������������������� ��j

� �Jj �15J:;5=P+dcA4L���2aK � � 2aN�DM<�5=AGPE3�AML ) ��)����� � ����������������������������������� �4m

Page 10: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�� ��^������/���� ��B)�����

Page 11: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Q 5=5J5

$& ��'� �� " ��%��1�

\5JdG7^N�2 )"D4dG2

� �Jj �5 ��2aN[2aPEFe2C�12a< �12R2aP �8<ODM<[56F��(��K PED4:;56F���DMN�N[5J2aN�3 ��������������������������� m

�Jj ��DMN�> ��D4N�2 )ZDMNOD4IJI=2aIJ5g3S: ��AGP]3S<�N�DM5=P <�3 LbAnN��' �-.� ��� -. �-.� ������������������� j��

� � ��DG3S5gFc�����) �A'> 2 ����������������������������������������������������������� jal

� � ��K � 56FaD4IT������� ��K^3S<[2a: ��������������������������������������������������� � j

� � � ������/�A83S< ��������������������������������������������������������������� ���

� m �K P]DM:;5gF���DMN[N�5J2RN�-W24FO0EDMP^563S: LbAGN�)���"��������������������������������������� � �

� � )iN[AG9+I=2a: 5=PW��24FeAn:@9^5JP+5=P+d ��7+9+dnN�AG7 � 3 ��������������������������������������� � l

� � )"DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2C�K P]DM:;5gF���DMN[N�5J2RN�-W24FO0EDMP^563S: LbAGN�)��������������������������� j

� �Jj ) ��)����� ��������������������������������������������������������������������� Gl

� � � ��DMN�N[5J2aN�$ AndG5gF�A4L�) ��) �������������������������������������������������������� ��l

� � P'<�2RN�N�7 � <�$ AGdn56F �Y-W2a<[0+A'> j � LbAnN�)����AML�)���)����� ������������������������� m��

� � � P'<�2RN�N�7 � <�$ AGdn56F �Y-W2a<[0+A'> � � LbAnN�)����AML�)���)����� ������������������������� m��

� � m �1IJA'F �X�56D4dGN�DM: A4L�) ��)����� ������������������������������������������������� mGm

m �Jj ) ��$,)"5=PW$&DaK�An7+<�������������������������������������������������������������� ���

m � � ) ��)����� � �'FO0+2a: DM<�5gF�j�������������������������������������������������������� � �

m � ) ��)����� � �'FO0+2a: DM<�5gF � ������������������������������������������������������� �

Page 12: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

5 �

���� ��������

-W7^0EDM:;: DG>��'�\DMN�5gU ��- � � � � ���')i7^NO> 7+2 %P+5=Q�2aNO3�5J<�K���-.DaKfjalGlnm ����DMNO> ��DMN[2C��DMN�N[5J2aN���K'P��FO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP;LbAnN�D@��I=7E3S<[2aN�AML�)\2aNO3�AGPED4I"��AG: � 7^<�2aN�3��-.D ��AGN�)iN[AMLb243[3SAnN����5J2a<��+��2aP+N�K � �

)T2aN�3SAGP]DMI�FHAG: � 7^<�2aN�3�A ��2aNC2 � 24Fe2aI=IJ2aP'< � 2aNSLbAnN�:XD4PEFe2 � 2aN 7+P+5=< FeA83S<���D4PE> DfFeIJ7]3S<�2RNcAML

3�7EFO0,:XDGFO0+5=P+243:;5=dG0'< :XD ��2BDW7E3�2eLb7+I � D4NODMI=IJ2aI FeAG: � 7+<�2RN �X�A��12RQ�2aN��\FeAnP Q�2aP'<�5=AGPED4I"P+2a<�

��AGN� 5=P+dW:;2R<�0+A'>+3 FaD4P+P+An< � N[AMQ'56>'2 <�0+2;I=A���� IgDM<�2RPEFeKW9]DMN�N[5J2aNC3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�P+2a2?> 24>.<�A

FHA�AGNO>'5JPED4<�2�5JP'<�2aN�DGFe<[5JAGP]3T9E2a< �12a2aP _EP+2��bdGN�DM5=P � D4NOD4IJIJ2RI � N�A'FH243�3�243�> 563�<�N�5=9+7+<[24> DGFeN[A�3[3 D FeI=7E3 �

<[2aN �Z�10+563\<�0+243�563">'243�FeN[5J9E243T0^A � 3�5J: � I=2�Fe7E3S<[AG: 0EDMN�> ��D4N�2�FaD4P@9E2�5JP'<�2RNSL DGFH24>�<�ACDdGN[AG7 � AML

7^P+:;A'> 5 _E24> � 2aN�3SAnPEDMI�FeAn: � 7+<[2aNO3�<�A � N�A4Q 5g> 2 D4P,D � � N[A � N[56DM<[2 9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0ED4P+563�: ���1An<�0

<[0+2B5JP'<�2aN�L DGFe2BD4PE> <�0^2 0EDMN�> ��D4N�2;5=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5 AGPkDMN[2;> 5g3�Fe7]3�3S2?>�� ��5J<�0�DMP�2a: � 0EDn3S5g3AGP

0^A � <�0^2�P^AG<�5=AGPXAMLZ9ED4N�N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 0]DG312aQ�AnIJQ�24>cLbN�An: <[0+2�_ENO3�<�<�0+2aAnN�2a<[56FaD4I �1AGN�

<[A <[0+2WI=243�3�AGPE3 IJ2?DMN�P^24>,5JP 2 � � 2RN�5J:V2aP <�3���5J<�0 <[0+2;_ENO3�< � N[AG<[AG<�K � 2k) ��)����� �Y)"7+N�> 7+2 ! 3��>+D � <[2aN1LbAGN�)"D4NODMI=IJ2aIh � 24FH7+<�5=AGPfDMPE>f�D � 56>W��K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP � �

Page 13: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j

j �k S���������%����� ����

L�FHIJ7E3�<�2aN�3�A4L � 2aNO3�AGPED4I�FeAn: � 7+<[2aNO3�DMPE> �1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3cD4N�2;<[A;Lb7+PEFe<[5JAGP�2 ��24Fe<[5JQ�2aI=KfDG3

N[24DG3�AGPED49+IJK _EP+2 � dnNODM5=P � DMNOD4IJI=2aIEFeAn: � 7+<[2aNO3 �GFeAnP Q�2RP <[5JAGP]DMI'P+2a< �1AnN �'5JP+d�:V2a<�0+A'>^3"DMPE>B0EDMN�> �

� DMN[2XDMN[2;P+AG<B3�7�� Fe5J2aP'< �X$ A����bI6D4<�2aPEFHK 9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP,D4PE> FeAG:V:@7+P^56FHDM<�5=AGP.5g3

P^2a24> 24> <�A FHA�AGNO>'5JPED4<�2�5JP'<�2aN�DGFe<[5JAGP]3c9 2R< ��2a2aP _EP+2��bdGN�DM5JP � DMNOD4IJI=2aI � N�A'Fe243[3S243V> 563�<�N�5=9+7+<[24>

DnFeN�A83�3 DfFeIJ7E3�<�2aN �;�10+2V:;24FO0EDMP+5g3S: > 243[FeN�5=9E24> 5=P <[0+563 <�0+2?3S563�7E3�243c3�5J: � IJ2 FH7E3S<[AG: 0EDMN�> �

� DMN[2��GdG2RP+2aN�5gFaDMI=IJK�FaDMI=IJ24> )���)� ��� �Y)"7+N�> 7+2 ! 3T��>+D � <[2aN&LbAGNZ)"DMN�DMIJI=2aI' � 2?Fe7+<�5=AGP DMPE>C�D � 56>�8K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�� � <[A;2 ��24Fe<[5JQ�2aI=K;5JP'<�2adnNOD4<�2 DBdGN�An7 � AML�7^P+:;A'> 5 _E24> � 2aN�3SAnPEDMI�FeAn: � 7+<[2aNO3

Dn3DB3S5=P+dGI=2 � DMN�DMIJI=2aI : DGFO0+5JP+2 �

�IJ<[0+AG7^dG0X<�0+2C5JP+5=<�5gDMI dnA�D4ITA4L�<�0+2 � N[A���24Fe<�� DG3�3S5=: � IJK <[A@<[243S<�D P+2�� DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2�LbAGN

>'K PED4:;56F"9ED4N�N[5J2aN\3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP �M:B7EFO0���Dn3 I=24DMN[P+24>�5=P <�0+2�5J: � I=2a:B2aP <�DM<[5JAGP�DMP]>c<�243�<�5JP^d

A4L&<[0+2�P+2�� :;24FO0ED4P+563�: �4DMPE>c<[0+2�N�2?3S7+I=<�5JP^d 3SK^3S<[2a: � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2���Dn3i7^P+2 � � 2?Fe<�24>'IJK dGA�A'> ��10'7E3 � <[0+563c<[0+243S5g3�LbA'Fe7]3S243cAnP ��0ED4< �12;5=P+5J<[56DMI=IJK � DMP'<�24> <[A�DGFaFHAG: � I=563�0 �T0+A�� �12���2aP'<

LbN[AG: <�0+2aAnN�2a<[56FaD4I��1AnN � AGP 9EDMN[N�5J2RN@:;2?F 0ED4P+563�:X3�<�A,<[0+2.DnFe<�7]DMI�5J: � I=2a:B2aP <�DM<[5JAGP�AMLC<[0+2

P^2�� D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2�� � N[24Fe5g3S2aI=K���0ED4< ��DG3c5=: � I=2a:@2RP <[2a>��hDMPE> ��0ED4< �12;I=24DMN[P+24>WLbN�AG: <�0+5g3

5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGP �� YP.3�7+:;:XD4N�K���<�0^563�<�0+243�563�<�N�DGFe243�<�0+2 ��7+: � LbN�An: <[0+2aAnN�KX<�A � NODGFH<�56FH2�5=P

<[0+2CFeN�2?DM<�5=AGPXAMLi<�0+2�_EN�3S<�) ��) ���� � N[AG<[AG<�K � 2 ��)���)����� � ���0ED � <�2aN � 2 � � I6DM5=PE3 <[0+2�9EDn3S5gF � N�5JP]Fe5 � I=243"AML\9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP �+D4PE> � N�A4Q'56> 2?31D

3�7+N�Q�2RK�A4L � N�2aQ'5JAn7E3 �1AGN� AGP 9ED4N�N�5=2aNZ3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP > AnP+2�AG7^<O3S5g> 2�)"7+N�> 7+2 �Z� > 5g3�Fe7]3�3S5=AGP

A4L :;2a<[0+A'>+3 Fe7^N�N�2RP <[IJK�7E3S24> <�A�2 � 24Fe7+<[2 � DMN�DMI=IJ2aI FeA'> 2WAnP!D�FeIJ7]3S<�2RN AML �1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3@5g3

D4I63�A � N�243�2aP <[24> �C YP�FeAGP'<�N�DG3S< �"��0ED � <[2aN� � N�243�2aP'<O3�D;0+5g3S<�AnN�KfAML�9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

N[243S2?DMNOFO0 ��5=<�0+5=P )"7+N�> 7+2�����5J<[0c2a: � 0EDG3�563 AGP <[0+2�����).-.DnF 0+5=P+2�DMPE> <�0+2�������� 3SK^3S<[2a: �

Y<�D4I63SAB>'2a<OD45JI63�<�0+2�2aQ�AGI=7+<�5=AGP;A4L"<[0+2 > K'PEDM:V56F�9EDMN[N�5J2RN1:;24FO0ED4P+563�: ��0+5gF 0@LbAnN�:X3�<�0+2�9EDG3�563

LbAnN�)���)����� �

Page 14: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

�A�� <[0+2W5=P <[2aNSL DnFe2;9E2a< �12R2aP <�0+2k) ��)������7+P^5J<VDMPE> <�0+2 � 2RNO3SAnPEDMI�FeAn: � 7+<[2aNO3 � DG3

>'2e_EP+24>�5g3T> 2?3�FeN[5J9E24>5=P ��0]D � <[2aN � �")"D4N�<&A4LE<�0+5g3 5JP'Q�AGI=Q�243+<�0+2�FO0+AG5gFe2"AML FeAG: � 7+<�2aN�5JP'<�2aN�L DGFe2

D4PE> � D4N�<"5=P Q�AnIJQ�243E:;A'> 5`LbK'5JP^d1<�0^2�> K'PEDM:V56FT9ED4N�N[5J2aNZ3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPc:V24F 0]DMP+5g3S:!<�A�9 2R<�<�2RN

_]< <�0ED4< 5JP'<�2aN�L DGFe2 �X +AnN 2 � D4: � I=2�� <�0^2WFHAGPEFe2 � < AML � DMN�DMIJI=2aI�5JP'<�2aN[N�7 � <O3cD4N�5g3S243 AG7+< A4L�<[0+2

P^2a24> <�A AG9+<�DM5=PXDMPB5JP+5=<�5gDMIE3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP �"�10+2�N�243�7+IJ<[5JP+d�> 243S5=dGPBAML ) ��)����� � � <[0+21_EN�3S<5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGPBAMLi) ��)�����;FHAGPEFe2 � <��+5g31dG5JQ�2RP;5JP.��0ED � <�2aN�m �

�10+2�:;24DG3�7+N�2?> � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2�D4PE>;IJ243[3SAnPE3 I=24DMN[P+24>cLbN�AG: 2 � � 2aN[5J:;2aP'<O3 ��5J<[0X) ��) ���� �D4N�2;N[2aQ'5J2���24>W5JP ��0]D � <[2aN � �W�I=<�0+An7+dG0�5J< :XDaK�3S2a2R: 3S<�N�DMP+dn2;<�Af9E2X> 563[Fe7E3[3S5JP^dWIJ2?3�3SAnPE3

I=24DMN[P+24> LbN[AG: D � N�An<�An<SK � 2 <�0ED4<1563�IJ243[3 <[0EDMPfDcK�24D4N1AGIg>��+D4<1<[0+563���N�5J<[5JP+d � An7+N�2 � � 2RN�5J2RPEFe243��5=<�0X)���)����� � 0EDaQ�2�D4IJN[24DG> K I=24> <�Ac<[0+2 FeN[24DM<[5JAnP@A4L&_EQ�2:VAGN�2�<�K � 243"AMLZ) ��) ���� 7+P+5=<O3 � YP Dn>+> 5J<[5JAnP#<[A,<�0+2.<[0+2aAnN�2a<[56FaD4I5=PE3S5=dG0'<O3 ��<[0+2aN�2.0]D?Q�2f9E2a2aP D ��5g> 2.NOD4P+dG2�AML � N�DGFe<[56FaD4I

FHAGP'<�N�5=9+7+<[5JAGP]3 �"5JP]FeIJ7E>'5JP+dX<�0^2X> 2a:;AnPE3S<[NOD4<�5JAnP,<�0]DM<�_]P+2��bdGNOD45JP FeI=7E3S<[2aNCFeAG: � 7+<�5=P+dWN[24DMI=IJK

FRDMP �1AnN � � ��0ED � <[2aN �.9+N�5=2��EK 3�7+:;:XD4N�5�a243�<�0+2kFeAGP'<�N[5J9+7^<�5JAnPE3BDMPE>!> 2?3�FeN[5J9E243 <�0+2XP+2��

>'5JN�2?Fe<�5=AGPE31<[0EDM< �12 D4N�2 Fe7+N�N[2aP'<�IJK � 7+NO3�7+5JP+d �

�IJ<[0+AG7^dG0W<[0+5631<[0+243�563�7E3S2431Lb2�� <[2aN�: 3 7+P L D4:;5JI=56D4N1<�AB<�0^A�3S2C5JP'Q�AGI=Q�24>@5JP � D4NOD4IJIJ2RI\FeAG:��

� 7+<�5=P+d��+<[0+2�LbAGIJI=A���5JP+dB> 2H_EP+5J<[5JAnPE31:XDaK;D456>;AG<[0+2aN�N�24Dn> 2aN�3 �

���������� �������� �� �10^563N[2eLb2aNO31<[A;D4P K'<�0^5JP+dB5JP'Q�AGI=Q 5=P+dBFeAG: � 5JI=2aN�N�24FeAndGP+5=<�5=AGP ��DMPED4IJK^3S5g3 ��DMPE>

<[NOD4PE3 LbAnN�:XD4<�5JAnPWA4L�D � N�AndGN�DM: <�ABdG2aP^2aNOD4<�2 2 � 24Fe7+<�DM9+I=2�FeA'>'2�LbAGN�3�AG:;2 <�DMN�dn2a<�:XDnF 0+5=P+2 �

����� ������� �� �10+5g3�N�2HLb2aNO3�<�A�D4P K'<�0^5JP+dX5JP'Q�AGI=Q 5=P+d;5=P LbAGN[:XDM<[5JAGP�dG2RP+2aNOD4<�24>�DG3cD � N�AndGN�DM: 5g3

2 � 24FH7+<�5=P+d �

��� ��! � -W7+I=<�5 � IJ2f YPE3S<[N�7EFe<[5JAnP ��<�N[24DM: ��-W7+I=<�5 � IJ2f��D4<OD 3S<[N�24D4: �(� � DMN�DMI=IJ2aI FHAG: � 7^<�2aN

D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2���5=<�0 :B7+IJ<[5 � I=2 � N�AndGNOD4: FeAG7+P'<�2RNO3 ��24DnF 0,LbAGI=IJA���5JP^d�D.3S2 � D4NOD4<�2W5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP

3�<�N[24DM: �

" � ��! � ��5JP^dGIJ2 YPE3S<[N�7EFe<[5JAnPW3�<�N[24DM: ��-W7+I=<�5 � IJ2 ��D4<OD;3�<�N[24DM: ��� � DMN�DMI=IJ2aI\FeAn: � 7+<[2aN�D4NOFO0+5��

<[24Fe<[7+N�2 ��5J<�0kD;3S5=P+dGI=2 � N�AndGNOD4: FeAG7^P <[2aN��+9+7^<LbAGN ��0+56FO0W2?DGFO0W5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGPkD � � IJ5J2?3DnFeN�A83�3

:B7+I=<�5 � IJ2�>+D4<OD@5=<�2a:X3 �

#%$&�(' � � 2RN�K.$ AnP+d. YPE3�<�N[7EFe<�5=AGP.��AGN�> �B� FeAn: � 7+<[2aN�DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 ��5J<[0,D;Q�2aN[K I=AGP+df5JP��

3�<�N[7EFe<�5=AGP �1AnNO>@<[0EDM<�FRDMPXFeAnP <[N�AnI :B7+IJ<[5 � I=2 �40+2a<[2aN�AndG2aP+2RAG7E31A � 2RNODM<[5JAnPE315JP � DMNOD4IJI=2aI�> 7+N�5=P+d

Page 15: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

2?DGFO0�FeIJA'F �.FeK^FeI=2 � $ 5���2BDW�' �-.�(:XDnF 0+5=P+2��ED � $& Y� 9E2a0EDaQ�243�Dn3�<[0+AG7^dG0,5=<�0EDG3 DX3S5=P+dGI=2

� N�AGdnNOD4: FeAn7+P <[2aN �

������� � " � � � ��� �10^2�3S24U�7+2aPEFH2WAML 9EDMN[N�5=2aN@dnN�An7 � 3 � 24FH5`_�FaD4<�5=AGPE3 �b2 � d ���19]DMN�N[5J2aNV:XDG3 �+3 �

<[0EDM< ��5JI=I 9E2c7]3S24>;9'KXD � DMN�DMI=IJ2aI � N[AGdnNODM: Dn3 5=<�2 � 2?Fe7+<�2?3��

Page 16: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

� �f�������������%����

� �Jj ��DMN�N[5J2aN���K'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

� 9EDMN[N�5=2aN�563�D � An5JP'<�5JP � N�AndGNOD4: 5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnPE3 ��0+2RN�2�D � N�A'Fe243[3S5=P+dc2aI=2a:;2aP'<&:B7E3S<�� DM5=<

7^P <[5JIED4IJI+An<�0+2aN � N[A'Fe243[3S5JP^dc2aI=2a:;2aP'<O3&Dn3�3SA'FH56DM<[24> ��5=<�0 <�0^29ED4N�N[5J2aN"0]D?Q�21_]P+563�0+24> <�0+2a5=N � D4N�<

A4L�<�0^2 � N�AGdnNOD4: 5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnPE3��

��DMN[N�5J2RN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�FaD4P 9E2VDGFaFeAn: � I=563S0^24> 9'KW2a5=<�0+2RN 3SA4Lb< � DMN[2 AGNc0]DMNO> ��DMN[2 �B�

� ��� ��� ��� �� ����� � ��� ��� � � � � � ���� ��7E3S7]DMIJI=K 5JP'Q�AGIJQ�2?3 :;243[3�D4dG219^N�A�Dn>+FaDn3S<TLbN[AG:/24DGFO0 � N�A'Fe243 �

3�AGN�<�A�DMIJI^<�0+2�An<�0+2aN � N�A'Fe2?3�3SAnNO3 �1�P <[0+2�AG<[0+2aN"0]DMPE>��'D�� ����� � ��� �� ����� � ��� ��� � � � � � ���� �N[24U�7+5JN[24313�AG:;2 � 5=PE> AMLi> 24> 5gFaDM<[24> 0]DMNO> ��DMN[2���0+56FO0@5g3 5=P <[2aNSL DnFe24> <�ABDMI=IE<�0+2 � N�A'Fe243[3S5=P+d 2aI��

2R:;2aP'<O3 A4L�DB3SK^3S<[2a: �

� � N[A'Fe243�3�AGN�<�K � 56FRDMIJI=K � 2aNSLbAnN�:X3�<�0+2�LbAGI=IJA���5JP^d <�0+N[2a2C3S<�2 � 317 � AGP.N[24DGFO0+5JP^d D 9EDMN[N�5J2RN��

j ��-.DMN �^3�5J<O3�2aI`LZDn3 � N�243�2aP < DM<�<�0+2 9ED4N�N[5J2aN �

� ���,D45J<O31LbAGN�D4IJI&An<�0+2aN � ��� �� � � �� ��� � N[A'Fe243�3�AGN�3<�ABD4N�N�5=Q�2CDM<�<�0^2�9]DMN�N[5J2aN �

��� Lb<�2aN�DMIJI � DMN[<�56FH5 � D4<�5JP^d � N�A'Fe243[3SAnNO3�0]D?Q�2BD4N�N[5JQ�24>fDM<c<[0+2 9ED4N�N�5=2aN��&5=< � N�A'FH2a24>+3 � Dn3S<

<�0+2 9ED4N�N�5=2aN �

YPWFHAGP'<�NODn3S< �+AG7+N�9ED4N�N[5J2aN�:;2?F 0ED4P+563�: F 0]DMP+dn2433�<�2 ��� ��&5JP'<�A �

��� Lb<�2aN DMI=I � DMN�<[56Fe5 � DM<[5JP+d � N�A'FH243�3�AGNO3 0EDaQ�2VDMN�N[5JQ�24>�DM< <[0+2;9ED4N�N[5J2aN �"DMP]>*DaLb<�2aN 3S:XD4IJI

� 9EAG7+P]> 24> ��> 2aI6DaKf<�Af> 2a<[24Fe<�<[0+563�FHAGPE> 5=<�5=AGP �\DMI=I � D4N�<�5gFe5 � DM<�5=P+d � N�A'FH243�3�AGNO3 � �� � � � � �

� � � � � � N[243S7+:V2�2 � 24Fe7+<[5JAGP � DG3�<<[0+2 9EDMN[N�5J2RN �

�10+563Z3S7+9+<[IJ2 > 5 ��2aN[2aPEFe2�563"DnFe<�7ED4IJI=K�<[0+212RPEDM9+I=5JP+d�FeAGPE>'5J<�5=AGPcLbAnN"<�0+2�7]3S21A4L\3�<ODM<[56F�<�5J:V5JP+d

D4PEDMI=K+3�563�DMPE>fFeAG: � 5JI=2�� <[5J:B2�FeA'> 2C3�FO0+24>'7+IJ5=P+d �

Page 17: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m

� � � ��I6DG3[3S2431A4L���DMN[N�5=2aN��K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP

�10+2aN[2;D4N�2XDnFe<�7ED4IJI=K < �1Af3�2 � DMN�DM<[2WFHI6DG3[3S243 AML�9ED4N�N[5J2aNC:;24FO0EDMP+5g3S:V3<�0]DM< FRDMP � N[A4Q 5g> 2

� N�24Fe5g3S2 <�5=:;5JP^dcFHAGPE3�<�NOD45JP'<O3 � � � � �� � j �\DMP]> � � � � � � � � ��10+2f> 5 ��2aN[2aPEFe2V9 2R< ��2a2aP,<[0+243�2 <[24FO0+P+56U�7+243 5JP'Q�AGI=Q�243�0+A�� <[0+2X0EDMN�> ��D4N�2.>'2a<�2aN[:;5JP^243

��0^56FO0 9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnPW3�0+AG7^I6> 9E2C<�0+2 P+2 � <�<�A _EN[2 ���10+2 3�<OD4<�56F�Q�2aN�3S5=AGPfDG3[3S7+:;2?3<[0EDM<�<�0+2aN[2c5g3D;FHAG: � I=2a<�2�AGNO>'2aN LbAnN DMI=IT9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPE3 � ��0^2aN�24Dn3 <[0+2 >'K PED4:;56F

Q�2RNO3S5=AGP DMI=IJA���3c9ED4N�N�5=2aNB3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPE3c<[A 9E2k3 � 24Fe5 _E24>,Dn3@D � DMN[<�5gDMI�AGN�> 2aN � �10'7E3 ��D

>'K PED4:;56F\9EDMN[N�5J2RN&:;24FO0EDMP+5g3S: D4IJIJA���3&9EDMN[N�5=2aN\3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPE3 5=P Q�AnIJQ'5JP+d > 563 ��AG5JP'< � AnN�<�5=AGPE3A4L�<�0^2�: DGFO0+5JP+2�<�A _EN[2�5=PfDMP'K;AGN�> 2aN �

� AV5JIJI=7E3S<[NOD4<�2c<[0+2B> 5 � 2RN�2aPEFH2�9E2a< ��2a2aP.3�<OD4<�56F D4PE>.> K'PEDM:V56F�9EDMN[N�5=2aNO3 �&FeAGP]3S56>'2aN�<�0^2 3S5��

:B7+I=<ODMP^2aAG7E3c2 � 24FH7+<�5=AGP AML < ��A�> 5 ��2aN[2aP < � N�AGdnNOD4:X3 AnP!DWLbAG7+N � N[A'Fe243�3�AGN;: DGFO0+5JP+2 3S7EFO0

<[0EDM< � N�AGdnNOD4: � 5g3�2 � 24Fe7^<�24>.9 K � N�A'Fe243[3SAnNO3 �WDMP]> j �"D4PE> � N�AndGNOD4: � 563�2 � 24Fe7^<�24>.9 K

� N�A'Fe243[3SAnNO3 � D4PE> �1��5JPEFH2<[0+243S2�< �1A � N�AndGNOD4:X3�DMN[2�5JPE>'2 � 2aPE> 2aP'<��n24DGFO0@: D?K FeAGP'<OD45JPXD4P K

P'7+:B9E2aN1A4L"5=P <[2aN�PED4I&9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPE3 �+DG3�3S0^A ��Pf5JPf T5=dG7+N[2 � �Jj �

PE3 PE2 PE1 PE0

Prog. B Prog. A

A0

B0

A1

B1

Ai

Bj

Static Ordering

A0B0

B1

Bj

A1

Ai

DynamicOrdering

A0

A1

Ai

B1

B0

Bj

T5Jdn7+N�2 � �Jj �5 ��2aN[2aPEFe2C�12a< �12R2aP �8<ODM<[56F��(��K PED4:;56F���DMN�N[5J2aN�3

Page 18: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

�!0+5JI=2X2a5J<[0+2aNB<�0+2�3�<ODM<[56FWAnNX> K'PEDM:;5gF;9EDMN[N�5J2RN@:;2?F 0ED4P+563�: FaD4P!9 2.7]3S24>���<[0+2�3S<�DM<�5gF

:V24F 0]DMP+5g3S: N�24U�7+5JN[243&D�FeAG: � IJ2a<[2TAnNO> 2aN[5JP+d�AML�<[0+2�9EDMN[N�5J2RNO3 ����0+5=IJ2�<�0+2 > K'PEDM:;5gFT:;24FO0ED4P+563�:

D4IJI=A ��3�D � D4N�<�5gDMI&AnNO> 2aN[5JP+d �

�10 7]3 � LbAnN�<�0+2 3S<�DM<�5gFc:;24FO0EDMP^563S:�� 9E24FRDM7E3�2 9EDMN[N�5J2RN � �@5g3 _EN�3S<�5=P.<�0+2 3S<�DM<�5gFcAGN�> 2aN���5`L

� N�A'Fe243[3SAnNO3 � DMPE>"@N[24DGFO0.9ED4N�N�5=2aN � �@9E2eLbAGN[2 � N�A'Fe2?3�3SAnNO3��;D4PE>*jCN�24DnF 0 � � � 9]DMN�N[5J2aN � ���5=IJIE9E2 � 9+I=A'F���24> !MLbN�An:(_EN�5=P+d 7+P'<�5JI�DaLb<�2aN�9ED4N�N�5=2aN � ��0EDn3 _EN�24> �� PVFeAnP <[NODG3�<��'<�0+2 >'K PED4:;56F9]DMN�N[5J2aNV:;24FO0EDMP+5g3S: DMI=IJA���3@<�0^2W9ED4N�N�5=2aNO3 ��5J<�0^5JP 5=PE> 2 � 2aP]> 2aP'< dGN�An7 � 3;AML � N[A'Fe243[3SAGN�3;<�A

� N�A'Fe2a2?> ��5=<�0+An7+<�5JP'<�2aN�Lb2aN�5=P+d���5=<�0 24DnF 0 An<�0+2RN���P+AC> 2aIgD?K^3"FaD4P@9E2�5=P <[N�A'> 7EFH24>c9 KC9+IJA'F �'5JP+d �

YP�AG<[0+2aN �1AnNO>+3 �GD�> K'PEDM:V56F&9EDMN[N�5J2RN :;24FO0ED4P+563�: DMIJI=A���3&3S5J:B7+I=<ODMP^2aAG7E3 _EN[5JP+d�A4LE:B7+IJ<[5 � I=2

9]DMN�N[5J2aN 3S<�N[24DM: 3 ����0+2aN[24DG3XD,3�<ODM<[56FW9ED4N�N[5J2aN;:V24F 0]DMP+5g3S: D4IJIJA���3@2 � 24FH7+<�5=AGP!AMLCAnP+IJK AGP+2

9]DMN�N[5J2aN�3�<�N[24DM: �Z�10+2aN[2eLbAGN[2�� <[0+2C3S<OD4<�5gF�9]DMN�N[5J2aN�:V24F 0]DMP+5g3S: N�2?U 7+5=N�243�:;2aN[dG5JP^d�A4L�:B7+IJ<[5 � I=2

9]DMN�N[5J2aNZ3S<[N�24D4:X3 5 L+:B7+I=<�5 � IJ2 � N�AndGNOD4:X3&DMN[212 � 24Fe7^<�5JP^d1AGP > 563 ��AG5=P <\3�2a<O3&AML � N�A'Fe243[3SAnNO3����10'7E3 �<[0+2C> K'PEDM:;5gF:;24FO0ED4P+563�: 563�FeI=24DMN[IJKV3S7 � 2aN[5JAGN�<[A@<[0+2C3S<�DM<�5gF�:;24FO0EDMP+5g3S: �

� � )"DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2 ��DMN[N�5=2aN�-W24FO0EDMP+5g3S:

L�D 9EDMN[N�5=2aN�dGN[AG7 � �Y)��3 5=P Q�AnIJQ�24>@5=PfD 9ED4N�N[5J2aN�3�<�N�2?DM: �iFaDMPf9 2C9+N�A ��2aPX5JPf3S7^9+dGN[AG7 � 3

3�7EFO0W<�0]DM<�24DnF 0f3S7^9+dGN[AG7 � FaD4PX2 � 2?Fe7+<�2�DMPW5=PE> 2 � 2aP]> 2aP'<19ED4N�N�5=2aN�3S<[N�24D4: AMLZ5J<O31A���P �E<�0^2aP

<[0EDM<�9ED4N�N�5=2aN�:;24FO0ED4P+563�: 563 � ��� ������� � � ���� ��10+2C> K'PEDM:;5gF 9]DMN�N[5J2aN�:V24F 0]DMP+5g3S: N�2?U 7+5=N�243 � DMN[<�5=<�5JAnP+5JP^d;FaD � DM9^5JIJ5=<�K LbN[AG: <[0+2 9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP#I=AGdG5gF � � 9ED4N�N�5=2aNX:;24FO0EDMP^563S: <[0EDM<f7E3S243 � ����� � � � � � � �b9+5J<XQ�24Fe<[AGN�3

��5=<�0 AGP^2;9+5J< LbAGN 24DnF 0 ) /5JP,<[0+2;:XDnF 0^5JP+2 � <�A�3 � 24FH5`LbK.<�0^2X)� 3c5=P D 9ED4N�N�5=2aNcdnN�An7 � 5g3

� DMN�<[5J<[5JAGP]DM9+I=2 ��)"DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+dkFaDMP 9E2fFeI6Dn3�3�5`_E24>�DG3c2a5=<�0+2aN �������� ������� �� � � � �� ��;AnN ����� �

����� �� � � � � � �� ���AG: � 5JIJ2 � <[5J:B2 � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dXN�2?U 7+5=N�243�DMI=I�<�0+2 9ED4N�N[5J2aN :XDn3 �^3<�AX9E2;FHAG: � 7^<�24>X9 K.<[0+2

FHAG: � 5=IJ2aN 9E2eLbAnN�2�<�0+2�3�<OD4N�<XAML � N[AGdGN�DM: 2 � 24Fe7+<[5JAGP DMPE>!563B<�0+2aN[2eLbAGN[2.N�243�<�N[56Fe<[24>*9'K <[0+2

D4:;AG7^P <�AML\5JP'LbAGN�: DM<�5=AGPB<�0ED4<�FaDMPV9 2�2 � <[NODnFe<�24> 9'K@<[0+2 FeAn: � 5JI=2aN �h� 7+P � <[5J:;2 � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+d

D4IJI=A ��3\<�0+2�LbAGN�: DM<�5=AGPCAMLh3S7+9 � dnN�AG7 � 3"AMLh)� 3\AGP <�0^219EDn3S563\AML�<�0+2�N�243�7+IJ<\AMLhFeAnPE> 5=<�5JAnPEDMI^FeAnP��

3�<�N[7EFe<O3�IJ5���2��� ��������� ����������������������������! "�������'DMP]>$#&%� �'��()��� ���10^2aN�2eLbAnN�2��EP+2�� 9EDMN[N�5J2RN

Page 19: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

: DG3 �^31D4N�2CFeAn: � 7+<[24>;DMP]> 2RPEU 7^2a7+24>;>'7+N�5=P+d <�0+2 � N�AndGNOD4: 2 � 2?Fe7+<�5=AGP �Z�#N�7^P�� <[5J:;2 � D4N�<�5��

<[5JAnPEDM9+I=2C> K P]DM:;5gF9EDMN[N�5=2aN1:;2?F 0ED4P+563�: � N�A4Q'56> 2?31<�0+2 :XD � 5=: 7+: Lb7+P]Fe<�5=AGPED4IJ5J<�KB<�A � D4NOD4IJIJ2RI

FHA'> 2c2 � 24Fe7^<�5JAnP �

� � � ��7+N�Q�2RK@A4L���D4NO> � DMN[2c��D4N�N[5J2aN���K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPW� F 0+2R:;243

�10+563 3�24Fe<�5=AGP.9+N[5J2��]K.> 243[FeN�5=9E243 3SAG:V2 AML�<[0+2B9EDMN[N�5J2RN�:;24FO0EDMP^563S: 3�DMPE> <[0+2 :XDnF 0+5=P+243

<[0EDM<�5J: � IJ2a:V2eP'<�9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP ��-WA�3�<A4L�<�0^2�LbAnIJI=A ��5=P+dV3S7+9E3�24Fe<[5JAGP]3�DMN�2C<OD���2aP

AnN:VA'> 5`_E2?> LbN�An: � � �

� � � �Jj "�-

�10+2 <�2aN[: � 9EDMN[N�5=2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP ! ��Dn3 _]NO3S<�7]3S24>;5JP D � D � 2aN�9 K ��DMN[N�K �GAGNO>'AGP � ��� ��10^563 � D � 2aN�> 2?3�FeN[5J9E24>c<�0^2� "�- �Y \5JP+5=<�2�"I=2a:;2aP'<\-.DGFO0+5JP^2 � ��D�-. S-.� : DGFO0+5JP+2 > 243�5JdGP^24>

<[A 2 �XFH5J2aP'<�I=K�:XDMP]DMdG2 � N�AG9^IJ2a:X3 ��5J<[0BDMPX�')�-.�#3�<�N[7EFe<�7^N�2�3S7]F 0 <[0EDM<�DMI=I � N[A'Fe243�3�AGN�3 :B7E3S<

FHAG: � I=2a<�2�AGP^2 � 0EDn3S2CAMLZ<�0+2 � N[AGdGN�DM: 9E2eLbAGN[2 D4P KXFRDMPX2aP'<�2aN�<�0+2 P+2 � < � YP FHAGP'<�NODn3S<;<[A,<�0^2W>'5JN�2?Fe< ��5=N�2fFeAnP+P+24Fe<[5JAnPE3@D4PE> IJAndG5gF <�N[2a2X7E3S2?>*5JP <�0+2 � N�A � A�3S2?>

9]DMN�N[5J2aN DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 �1<�0+2� Z - 7E3�24>!3S2RN�56D4I � � N�5JAnN�5=<SK FO0EDM5=P !�FeAGP+P^24Fe<�5=AGPE3B<�A <�N�DMPE3�:;5J<

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP�3S<OD4<�7E3 5JP LbAnN�:XD4<�5=AGPW<[AfDMPE>WLbN�An: DMI=I � N[A'Fe243�3�AGN�3��B�10+563�K'5J2aIg>+3�D 3�5J: � IJ2

5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGP ��9+7^<�FaD47E3S2?3<�0+2 � N�A � DMd8DM<[5JAGP�>'2aI6DaK@LbAnN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPX<�A;9E2 � N�A � AnN �

<[5JAnPEDMIE<�A <[0+2P'7+:B9E2aNTA4L � N[A'Fe243[3SAGN�3��� +7+N[<�0+2aN ��<�0+2aN[2���Dn3iP^A�:V2a<�0+A'>�LbAnN � DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+d <[0+2

: DGFO0+5JP+2�5JP'<�A :B7+I=<�5 � IJ2�9ED4N�N�5=2aN�dGN[AG7 � 3��

� � � � � "-.)

�10+2��17+N[N�AG7^dG0E3� "-.) � m���� DG3�> 243�5JdnP+24>c<�A 9E2�<�0+2� TI=A�� -WA'>'2aIE)"N�A'Fe2?3�3SAnN15=PBD�3�K+3�<�2a:

LbAnN � 2RNSLbAGN[:;5JP^d;D42aN�A'> K'PED4:;56F 3�5J:B7+I6D4<�5JAnPE3����IJ<[0+AG7^dG0�5J<�� DG3P+2RQ�2aN�9+7+5=IJ< � 5=<�563<[0+2c_EN�3S<

: DGFO0+5JP+2�> 243�5JdnP <[A@5=PEFeAnN � AGN�DM<�2 0ED4NO> � DMN[2�9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP ��5=<�0;<[5J:;5=P+d � N�A � 2aN�

<[5J243�DMPE>B0EDMN�> ��D4N�2 3�<�N�7]Fe<�7+N[2�3�5J:;5=I6D4N"<�AC<�0+2�9EDMN[N�5=2aN1:;2?F 0ED4P+563�: > 563[Fe7E3�3�24> 5JP;<[0+563 � D � 2RN �

�10+2 Z-.) ! 3 9]DMN�N[5J2aN�3�DMN[2c5=: � IJ2R:@2aP'<�2R>@7E3�5JP+d DMP������/<�N[2a2c<[0EDM<�3 � D4PE3 DMI=I"m'j � � N�A �

FH243�3�5JP+d 2aI=2a:;2aP'<O3 � �!0+2aPVD ) ,2 � 24Fe7^<�243\D����� ��,5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP �G<�0ED4<15=PE3S<[N�7EFe<[5JAnPB> A�243 P^AG<<[2aN�:V5JPED4<�2�7+P <[5JIhD � �/3�5JdnPEDMI&5g31N�24Fe2R5JQ�24> �\�10+2 � �/3�5JdnPEDMI&5g31N�24Fe2R5JQ�24>c9'KXDMI=I&)��3 ��5=<�0+5=P

Page 20: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

j ���4PE3cDaLb<�2aN�<[0+2cIgDG3�< )�#0EDG3�9 2RdG7+P�<�A;2 � 24FH7+<�2 D@���� ��#5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP � �5=Q�2aPW<[0EDM<�24DGFO0

)� 0EDn3cD � 24D � � 2aNSLbAnN�:XD4PEFe2 AML W-. "$T��)1� �&<�0^563 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�FeA�3�<�5g3�AGP+I=K�DM9EAG7+<0]DMI`Li<�0+2 <�5=:;2�<OD ��2RP <[A � 2aNSLbAnN�: D �EA�D4<�5=P+d � An5JP'<A � 2RNODM<[5JAnP �+0+2aPEFH2�� Q�2aN[K _]P+2 dGNOD45JP �

�10+2f "-.)�! 3c9ED4N�N[5J2aN <[N�2a2XFRDMP 9E2 � D4N�<�5=<�5=AGP+24>,9'K FeAnP _EdG7^N�5JP^d,����� d8DM<[243@D4< IJA��12RN

I=2aQ�2aIg3T5JP <[0+2<[N�2a2�DG3"N[A�AG<1P^A'> 243iLbAnN15=PE> 2 � 2aPE>'2aP <Z9EDMN[N�5J2RN dnN�An7 � 3����10^563 � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dC3S7 � �

� AnN�<O3�:@7+I=<�5 � IJ2�7E3S2RN � N�AndGNOD4:X3�3S0ED4N�5JP^d;D;3�5JP+dnIJ2 :XDnF 0+5=P+2���9+7+<�56315=PE3S7 �XFe5=2aP'<1<�AV3S7 � � AGN�<

<[0+2 >'K PED4:;56F � DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+dBAML�<[0+2c:XDnF 0^5JP+2�3S7+dndG243�<�24>W5=PW<[0+2 > 2?3�FeN[5 � <[5JAGP]31AML�<[0+2@�')�-.�

��AGN��2aN�DMPE>f3S<[N�7EFe<[7+N�2?>k� S-.� :;A'>'2aI63 �

� � � � +7��aKX��D4N�N[5J2aN

�10+2�0ED4NO> � DMN[2�9EDMN[N�5=2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPV3�FO0+2a:V2�> 243�FHN�5J9E24>B9 K���7 � <�D � � � 563�� P^A ��P DG3<[0+2 � � � � � ��� � � ���10+2 � Lb7��aK ! � DMN[<�AML�<[0+2�Lb7� aKX9EDMN[N�5J2RN5g3 9EDn3S5gFaDMI=IJKfD;> 2aIgDaK�24>;9EDMN[N�5J2RN_]N�5JP^d;:;24FO0EDMP^563S: ��0+2aN[2c<[0+2 DnFe<�7ED4I � DM5=<��E5`L�P+2?Fe243�3[DMN[K�� : D?KVA'FaFe7+N�3S2aQ�2RNODMI\5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP]3

DaLb<�2aNBD � N�A'Fe243[3SAnN@5=PE> 56FRDM<�2?3�5J< 0]DG3c2aPEFHAG7+P'<�2aN[24>,DW9ED4N�N[5J2aN �,�10+2XFHAGPEFe2 � < 563C3S5J:V5JI6D4N <�A

<[0+2.>'2aI6DaK�24> 9^NODMP]F 0+2?3 5=P � 5 � 2aIJ5=P+24>,:XDnF 0+5=P+243 �,�10+2XLb7��aK,9]DMN�N[5J2aNB3[F 0^2a:;2;7E3�243�� � ����� ����� � � � � � ��5J<�0f24DGFO0X9EDMN[N�5=2aN�D4IJAnP+d ��5=<�0f<�0+2 9ED4N�N�5=2aN�3S5JdnPEDMI � � 1D4: D4<<[0+2 9EDMN[N�5=2aN�! ��<�A>'563S<[5JP+dn7+563�0W5=< LbN�An: AG<�0^2aN�9EDMN[N�5=2aNO3 �

��2aQ�2aN�DMI � N�AG9^IJ2a:X3�2 � 563�<���5J<�0�<�0+2@Lb7 �aK.9ED4N�N�5=2aN��\0EDMN�> ��D4N�2XFHAG: � I=2 � 5J<�KX563�<�0+2V:;A�3�<3�5JdnP+5`_�FRDMP'< ���DGFO0 � N�A'Fe2?3�3SAnN�0EDG3�5J<�3 A���Pf3S2 � DMNOD4<�2 9ED4N�N�5=2aN � N�A'Fe243[3SAnN��EDMP]> 0EDn312 � � 2aP]3S5JQ�2: DM<OFO0+5=P+d0]DMNO> ��DMN[2�D4<�24DGFO0 P+A'> 2�<�A :XD4<OFO0�<[0+2�9ED4N�N�5=2aN"<�DMd�3 �1�10^2aN�2�D4N�2�����FeAGP^P+24Fe<[5JAGP]3

9E2a< ��2a2aPW<[0+2�� � N[A'Fe243[3SAGN�3 �\DMP]> 24DnF 0kFeAGP^P+24Fe<[5JAGP.0]DG3�� IJ5=P+243����10+2 0ED4NO> � DMN�2VFeAnP+P+24F �

<[5JAnPE3"N�24U�7+5JN[24>�LbAGN�D 3SK^3S<[2a:(N[243S<[N�5gFe<O3T<[0+2�Lb7��aKC9EDMN[N�5J2RN"5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnP�<[AC3SK^3S<�2R:X3 ��5J<[0

AnP+IJK 3S:XD4IJI P'7+:B9E2aN1A4L � N[A'Fe243[3SAGN�3��

� � � � � ��-��Ym

�10+2B�10+5=P�� 5=P+dX-.DnF 0+5=P+243���-��Ym � � �Z563�DXFeAn:;:;2aN�F 5gDMI&3�7 � 2aNOFHAG: � 7^<�2aN�<�0ED4< FeAn:@9+5=P+243

FHAGP'Q�2aP <[5JAnPEDMI � N�A'Fe2?3�3SAnNO3�5JPfDMPkDMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[2�3�7 � � AGN[<�5JP^d;9EAG<�0k-. �-.� DMPE>.�' �-.�#2 � 24Fe7��<[5JAnP �� Y<0]DG3�<�0+2 > 563�<�5JP]Fe<�5=AGPXAML�9E2a5=P+dB<�0+2 _ENO3�<:XDnF 0^5JP+2�<�A;5=: � I=2a:@2RP�< � S-.�/2 � 24Fe7+<[5JAGP��5=<�0+An7+<�D <[NODG>'5J<�5=AGPED4I"�' �-.�/FeAGP'<�N[AGI&7+P+5=<�9+N�A8DG>+FRDG3S<[5JP+dB5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP]3��

Page 21: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

l

YP <�0+2�3S5=: � IJ2?3S<Z3S2aPE3�2��'Dc��-��YmCFeAGPE3�563�<O3"AMLZD�0'K � 2aN[<�N�2R2�P+2a< �1AnN �cI=5JP��'5JP^d�7 � <[A@j � ������FHAG: � 7^<ODM<[5JAnPEDMI\P+A'> 243 � 0^A�3S<�5JP'<�2aN�L DGFe243 � AnN� �G� FHAGP+P+2?Fe<�5=AGPE3 ���DGFO0.FeAn: � 7+<�DM<�5=AGPED4I&P+A'> 2

5=PXD ��-�� mcFHAGP'<ODM5=PE31DC3S<�DMPE>+D4NO>W� � D4NOF � N�A'Fe243[3SAnN��+D FH7E3S<[AG: P+2a< ��AGN � 5=P <[2aNSL DnFe2�7+P+5J< �'DMPE>

LbAn7+NCFe7E3�<�AG: Q�2?Fe<�AnN DMN[5J<�0^:;2a<�5gF�7+P+5J<�3�� �10^2 � � DMNOF � 24D ���]A�DM<[5JP+d � AG5JP'< 3 � 2R24> 5g3�AGP+I=K.m

-. Z$T��)1� �E<�0'7E3 �+<�0+2 � � D4NOF�! 3 � N�5J: DMN�K � 7+N � A�3S2 5g31<�AVFeAGP'<�N[AGI&<[0+2cP+2R< ��AGN�;5JP'<�2aN�L DGFe2�DMPE>

LbAn7+N�Fe7E3S<[AG: Q�24Fe<[AGN�D4N�5=<�0+:;2R<�56F17^P+5J<�31K 5=2aI6> 5=P+d� � -. "$T��)1�@2?DGFO0 ��AGNCj � � -. Z$T��)1� � 2aN

FHAG: � 7^<ODM<[5JAnPEDMI&P+A'>'2 �1�10^2 � � DMN�F�D4I63�A@N[7+PE3�<�0+2 P+A'> 2CA � 2aN�DM<�5=P+dV3SK^3S<�2R: �

�#9ED4N�N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 5g3 5=P+5J<[56DM<[24>@9'K;3�2aPE> 5=P+dBDBFeAGP'<�N[AGI :V243�3[DMdG2�P+AG<[5JP+dVDMN[N�5JQnD4I

D4<�D�9]DMN�N[5J2aN �\�10+2�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 563T<[2aN�:;5=PEDM<[24>�9 KCN�24FH2a5JQ'5JP+d�D�9ED4N�N[5J2aN�YFeAn: � I=2a<�24>�:;2?3 �

3[DMdn2 ���10+5g3> 2?FeAG7 � IJ5JP^d 563�3SAn:;2a<[5J:;243�FaD4IJI=24>XD � Lb7��aKB9EDMN[N�5=2aN�!':;24FO0EDMP+5g3S: � � � ���I=<�0+An7+dG0<[0+2�FeAGP'<�N[AGI+P+2R< ��AGN��0]DG3 <[0+2�DM9^5JIJ5=<�K�<[A 9 2 � DMN�<[5J<[5JAGP^24> DM<�FeAnP _EdG7^NODM<[5JAnP;<�5=:;2��a<�0^2aN�2�5g3TP+A

3�7 � � AGN[<LbAGN � D4N�<�5=<�5=AGP+5=P+d 9EDMN[N�5=2aN�dGN[AG7 � 3�7+PE>'2aN � N�AGdnNOD4: FHAGP'<�N�AnI ���10+2 N[243S7+I=<�563�DB3S<�DM<�5gF

9]DMN�N[5J2aN�0]DMNO> ��DMN[2 3�<�N�7]Fe<�7+N[2 N�243�2a:@9^IJ5JP^d�<[0EDM<�A4L�<�0^2c Z-.) �

YP,<�0ED4<@<[0+2.� � D4NOF;563cAnP+IJK D.3�:XDMI=I � AGN[<�5=AGP A4L�<[0+2fFeAG: � 7+<OD4<�5=AGPED4I1P+A'> 2k> 243�5JdGP � 5=<

FRDMP.9E2 D4N�dG7^24>W<�0ED4<<[0+2@��-�� m@5g3 P+An<�N�2?DMIJI=K;9EDn3S24>XAGP�DB3S<OD4PE>+D4NO> � N�A'Fe2?3�3SAnN ���A��12aQ�2aN �

<[0+2.:;AnN�2.3�5JdnP+5`_�FRDMP'<@5g3�3S7^2.563@<[0EDM<;<[0+2WQ�2?Fe<�AnN@7+P^5J<O3 ��5J<�0^5JP!24DnF 0 P+A'> 2�DMN[2.Q�2aN�K,L Dn3S<

FHAG: � D4N�24>B<�AB<�0+2 FHAGP'<�N�AnI&P+2a< �1AnN �B<�0ED4<5g317E3S2?> <[A 5J: � IJ2a:B2aP'<"9EDMN[N�5=2aNO3 ���10 7E3 �+D4IJ<�0^AG7+dn0

<[0+2@��-�� m 5J: � I=2a:B2aP�<O3"9EAG<[0�-. S-.� DMPE>.�' �-.� 2 � 24Fe7+<[5JAnP � 5=<�> A�243�3SA ��5J<�0fD dGN�DM5JPk3S5�a2A4L�j�� �G3A4L�5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP]3 �EU�7+5J<[2 > 5 ��2aN[2aP'<1LbN�AG: <�0+2�Lb2�� 5JPE3�<�N[7EFe<�5=AGPE3�A4Q�2aN�0^24DG>@5=: � I=5J24> 9 K

An7+N�:;24FO0EDMP+5g3S: �

� � � � m � N[5J<[AGP��8j

�10+2�� N[5J<�AnP���j � � � 5g3"D � ���C) �' �-.���?-. �-.� :XDGFO0+5JP^2�FeI=A�3S2RIJKcN[243S2R:@9+I=5JP+d�<�0^2�)����'-

� N�AG<[AG<�K � 2 � �10+2aN[2.D4N�2W: DMP'K > 5 ��2aN[2aPEFe2?3 �19+7^<@<[0+2.3�5J:;5=I6DMN[5J<[5J243 DMN[2�3S<[N�5��'5JP^d �f) �3;D4N�2

9]DG3S2?>@AGPV- � ��� � j��c:V56FeN[A � N[A'Fe243�3�AGN�3 �G<[0+25=P <[2aNOFHAGP+P+2?Fe<�5=AGPcP^2a< �1AGN� 563TQ�2RN�K�L Dn3S< � D4PE>@<[0+2:V24F 0]DMP+5g3S: LbAGN1� S-.� 5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP@9^N�A�Dn>+FaDn3S<�563T:B7EFO0cI=5���2�<�0ED4<�5JPB) � �'- ���A��12RQ�2aN��49EDMN�

N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 5g3 5=: � I=2a:@2RP�<�24> 7E3S5=P+dVD � dGIJAn9EDMI ��5=N�24> �S����!EDGFeN[A�3�3�<�0^2 � N[A'Fe243�3�AGN�3��

�10'7E3 ��� N[5J<�AnP���jV3S7 � � AnN�<�3cAGP+I=K�3S<OD4<�5gF@9EDMN[N�5=2aNC3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP 5=P ��0^56FO0,D4IJI � N�A'FH243�3�AGNO3

� DMN�<[56Fe5 � DM<[2 �

Page 22: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j��

� � � � � ��) � S$&�

%P+I=5���2�<�0^2�AG<[0+2aN1: DGFO0+5JP+2?3"> 243[FeN�5=9 2?>@5JP;<[0+563 � D � 2aN � ��) � S$&� � l���2a: � I=A4K+3")��3�FeAnP��

3�<�N[7EFe<�2?>c7E3S5=P+d 9+5J<�Y3�IJ56FH2 � N�A'Fe243[3SAnNO3 � ��-.� � l jnj�� � �1��243 � 5=<�2�<[0+563">'5 ��2aN�2RPEFe2��4<�0+2�:V2a<�0+A'>^37]3S24>X<�AB3S7 � � AGN�< �' �-.�/DMPE>.�')�-.�/DMN�2CD4d�DM5=PWQ�2aN[K;3�5J:;5=I6D4N <[A <�0+A83S2 7E3�24>;5JPX<�0+2C)����'-

� N�AG<[AG<�K � 2 �"�10+2�:;A�3�<\3S2aN[5JAG7]3T> 5 ��2aN�2aP]Fe2"9E2a< �12a2RP ��)1�' �$&� D4PE>c)����'- 563&<�0ED4< ��)1�' �$&��! 35=P <[2aNOFHAGP+P+2?Fe<�5=AGPcP^2a< �1AGN�c5g3iAnP+IJKCA � 2aN�DM9+I=25=P;�' �-.� :;A'> 2��G5=P;�')�-.� :VA'> 2���)��3�FaDMP+P^AG<

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[2 � ��IJ<�0^AG7+dn0W�' �-.� 2 � 24FH7+<�5=AGP 563�> 5=N�24FH<�IJKC5J: � IJ2a:B2aP�<�2?>�5=P@0]DMNO> ��DMN[2��+D 9EDMN�

N[5J2aN\3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �bN�2eLb2RN�N�2?><�A�DG3\D � ��AG5=P !eA � 2RNODM<[5JAnP � 5g3 7E3S2?>�<�A�N[2ad�D45JP 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP��0^2aP.3 ��5J<OFO0+5=P+d�LbN[AG: �')�-.� 5JP'<�A;�' �-.� 2 � 24Fe7+<[5JAGPV:;A'> 2 �

� � � � � � �+�����

� �+����� � j���� �4<�0^2� � <�5=:XDMI=IJK��+��0^24> 7+I=24>c��>'QGD4PEFe24> :@7^IJ<�5 � N�A'FH243�3�A����a> 5 � 2RNO3 LbN�AG:/<[0+2

An<�0+2RN�:XDGFO0+5JP^243"5JPX<�0ED4<�5J<�56312 � � IJ5gFe5J<[IJKCAGN�5=2aP'<�24>@<[A���DMN�>XFeAG: � 5JIJ2 � <[5J:B2�3S<OD4<�5gF�3�FO0+24> 7^IJ5JP^d

A4Lh-. S-.� FeA'>'2�NODM<[0+2aN\<�0ED4P <�A���D4NO> 5J: � I=2a:B2aP <[5 P+d�D�3�5J: � IJ2aN+_EP+2 � dnNODM5=P 2 � 24Fe7+<[5JAGP :;A'>'2aI �� �+�����,563\D�3S0]DMN�2?> � :V2a:;AGN[K�-. �-.�,:XDnF 0+5=P+2"7E3�5JP+d j���Fe7]3S<�An: � N[A'Fe243[3S5JP^d�2aIJ2R:;2aP'<O3��

�DnF 0fAML�<[0+243S2 )� 3�FeAn: � IJ2R<�243�AGP+2CA � 2aNOD4<�5=AGP � 2aN�FeI=A'F��XFHK+FeI=2�� K'5J2RI6> 5=P+d mB-. "$T��)1� � 2aN

)� �+�12?FaDM7E3�22?DGFO0@A � 2RNODM<[5JAnP <�D ��243�D�� P+A���PXD4:;AG7^P <�AML\<[5J:;2 ��3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPVFaDMP;AnP+IJK

9E2BIJA83S< 9 Kk3SAn:;2B)� 3�2 � 24Fe7^<�5JP^d;FeAnPE> 5=<�5JAnPEDMIg3�AGN IJA�A � 5=<�2aN�DM<�5=AGPE3 ��0+5JI=2 AG<�0^2aNC) �3�<OD���2

>'5 ��2aN�2RP < � DM<�0]3�� �&A 3S7 � � AnN�<.<[0+563@<�K � 2.AMLVDG3�K P]F 0+N[AGP'K��<[0+2aN[2.563;D 0EDMN�> ��D4N�2�9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP;:;24FO0EDMP^563S: 5=: � I=2a:@2HP'<�24> 7E3S5=P+dBD FeAGP'<�N[AGI�IJ5JP^2AnPWDc9^7E3����A���2aQ�2aN���<[0+2

: DGFO0+5JP+2�563�FaD � DM9+I=2�A4L"9E2a5=P+d D4N�9+5=<�N�DMN�5=IJK � DMN[<�5=<�5JAnP+24>;5JP'<�AC< �1AcAnN�<�0+N[2a2�5=PE> 2 � 2aPE>'2aP < )�

FHIJ7E3�<�2aN�3 �+24DnF 0���5=<�0X5J<�31A���PW9+7E3 �+9EDMP �;AML�3�0EDMN[24> :V2a:;AGN[K��nDMPE>X9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

0]DMNO> ��DMN[2 �

�IJ<[0+AG7^dG0.� �+������! 319ED4N�N�5=2aN1:V24F 0]DMP+5g3S: D � � 2?DMNO3�<�AB9E2C> K P]DM:;5gF ��5J<�563�DnFe<�7]DMIJI=K���7]3S<<[0+N�2R213�<OD4<�56F�:;24FO0EDMP^563S:V3���5J<[0+5JPCD�3S5JP^dGIJ2�:XDnF 0^5JP+2 �� +7+N�<[0+2aN �M:XD�� 5=P+d�FO0ED4P+dG243&<�A�D�9EDMN[N�5J2RN

dnN�An7 � 5g31P+AG<�Dn>+> N�2?3�3S2?> 5JP � j������+D4PE>;5J<�D � � 2?DMNO3�<�0]DM<�:XD�� 5=P+d D4P KXFO0ED4P+dG2��1An7+I6>;N[24U 7^5JN�2:B7+I=<�5 � IJ2�FeAn:;:@7^P+56FaD4<�5=AGPBA � 2aNOD4<�5=AGPE3�DM:;AnP+d <�0^2 � N�A'Fe243[3SAnNO3��

Page 23: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

jGj

� � � � � ��NODaKf��G�

�10+2 ��NODaKB��G� � jGj � 5g3�D�3�0EDMN[24> �b:;2a:;AnN�KC-. �-.� : DGFO0+5JP+2�5JPEFHAGN � AnNODM<[5JP+dC7 � <�A � ����� �P^A'> 243����DGFO0 P+A'> 2�FeAGP'<OD45JPE3�D4P;�I � 0ED � N[A'Fe243�3�AGN�DMP]>@D�I6D4N�dn2�D4:;AG7+P'<"A4L\Fe7E3�<�An: 3S7 � � AGN�<

FH5JNOFH7+5J<[N�K��G5=PEFeI=7E> 5JP^dcD4P;5JP'<�2RNSL DGFH2�<�ABD�9]DMN�N[5J2aN�:;2?F 0ED4P+563�:/:;A�3�<1FHIJA�3�2aIJK N[243S2R:@9+I=5JP+d�2a5=dG0'<

3�2 � D4NODM<[2 FeA � 5J2?31AML�<[0+2C "-.)�! 3 :V24F 0]DMP+5g3S: �

� � m )"DMN�DMIJI=2aIT��An: � 7+<[5JP+d %�3S5=P+dX��IJ7E3�<�2aN�31AMLZ� AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3

YP!<�0+2.IgDG3S< FeAG7 � IJ2.AMLCK�24D4NO3 � � DMNOD4IJI=2aI FeAn: � 7+<[5JP+d�5JPE>'7E3S<[N�K 0]DG3X3S2a2RP D*3�0+5`Lb<BLbN�AG:

-.Dn3�3�5JQ�2aI=K )ZDMNOD4IJI=2aI���An: � 7+<[5JP+d��Y-.)�) �c<[A IJA�A�3�2aIJK FeAG7 � IJ24> � DMNOD4IJI=2aI�FHAG: � 7^<�5JP^d � �10^563

<[N�2aP]> 0EDn319+IJ7+N[N�24>;<[0+2C> 563�<�5JP]Fe<�5=AGPX9E2a< �12a2aPV<�0+2 � D4NODMI=IJ2aIhDMPE>f> 563�<�N[5J9+7+<[24>XFeAG: � 7+<�5=P+d �

�/> 563�<�N�5=9+7+<[24> :;2R:;AGN[KB-. S-.� � DMN�DMI=IJ2aI\FeAn: � 7+<[2aN�FaD4P.9 2 FeAGP]3S<�N[7EFe<[24> 9'KX5JP'<�2aN�FeAGP��

P^24Fe<�5=P+d�3S<�DMPE>^DMNO>!3�5JP+dnIJ2 �R:@7^IJ<�5 � IJ2 � N[A'Fe243�3�AGN �1AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3 <�0+N[AG7+dn0 D FHAGP'Q�2aP <[5JAnPEDMI�AGN

0^5JdG0f3 � 2R24>;>+D4<ODBFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP P+2a< ��AGN �(�'3S7EFO0X3�K+3�<�2a:X3�D4N�2 N�2eLb2RN�N�2?> <[ABDG3 � � � � � � � ���� � � � � � � �.� AnN �^3S<OD4<�5=AGP FeIJ7]3S<�2RNO3�0]D?Q�2Bd�D45JP+2?> � A � 7+I6D4N�5=<SK ��5J<[0,<�0^2XDaQGD45JIgDM9+5=IJ5J<�KfAML �1AnN � �

3�<OD4<�5JAnPE3�<�0ED4<�DMN�2�FaD � D49+IJ2 A4L�D49 A4Q�2 j ���B-. "$T��)1� � 2aN�LbAGN[:XDMPEFH2��'DMPE>;<�0^2L DMI=IJ5JP^d FeA83S<�AML

0^5JdG0B3 � 2a24> >+D4<OD�FeAn:;:B7+P+56FHDM<[5JAnP�P+2a< �1AnN �^3 I=5���2� EDG3�<�"<�0+2aN[P+2a< �G "���� �G�� �)�)� D4PE> ����- �

-WA83S< AML <�0+2BFH7+N�N[2aP <�5J: � IJ2a:B2aP'<OD4<�5 AGPE31A4L�<[0+2 �1AnN �^3S<OD4<�5=AGP�FeIJ7E3�<�2aN�37E3�2B) ��- � )"DMN�DMI=IJ2aI

��5JN�<[7EDMI^-.DGFO0+5=P+2 ��IJ5J9^NODMN[K N�AG7^<�5JP^243T7+PE>'2aNT<[0+2�%��� � A � 2aN�DM<[5JP+dC3SK^3S<[2a: LbAGN � DMNOD4IJI=2aI+FHA'> 243

2 � 24FH7+<�5=AGP �� P'7+:B9E2aNA4L�3S<[7E> 5J2?3�0]D?Q�2 9E2a2RP,7+PE> 2RN�<OD���2aP�AGP�<�0+2VFeIJ7]3S<�2RNO3�AML ��AGN �^3S<�DM<[5JAGP]3cFeAnP��

P^24Fe<�2?> <[0+N�An7+dG0�����- � ��3SK'PEFO0+N�AnP+AG7E3��&NODMP]3 Lb2aN�-WA'> 2 ��P+2a< �1AnN �VDM<�QnDMN�5=AG7E3�7+P+5=Q�2aNO3�5J<[5J243

D4PE> N[243S2?DMNOFO0fFe2aP'<�2aN�3��

� 2?3S7+I=<O3cLbN�AG: D,3S<[7E> K AML FeAG:V:@7+P^56FaD4<�5JAnP,2 � Fe5J2RPEFeK,7E3�5JP+d�QGD4N�5=AG7E3 � N�AG<[A'FeAGIg3;AMQ�2RN

D4P � ��- ��AGN�+3�<ODM<[5JAnP FHIJ7E3�<�2aNCDMN[2 � N�243�2aP'<�24>.9 K�-W2ad���An7 $ 5=P,2a< DMI �.5=P � j � � �k�10+2X<�243�<3�2a< �b7 � 7E3�24> �f��7+P �1AnN �^3S<�DM<�5=AGPE3 ��5J<�0kD; +AGN[2@��K^3S<[2a:X31� � � j�� �;����- 3 ��5=<OFO0;LbAGN ����-

P^2a< �1AGN���'D4PE>;DMIg3SA 0EDn>;D 3S<OD4PE>+D4NO>X"<�0+2aN[P+2a<"P^2a< �1AGN� ��� � 24Fe5 _�FaDMI=IJKC<�0+5g3 3�<�7E>'KBDG>+> N[243�3�243

� An5JP'< �b<�A � � AG5=P < FHAG:;:B7+P+5gFeD4<�5JAnP@IgDM<[2aPEFeKVDM<[A � ����- 7E3S5=P+d � N�An<�A'FeAnI63�3S7EFO0fDG3

j �� ]AnN�2 ��K^3S<[2a:X31����- ��)� A4Q�2aN � ��- ����$ ���

Page 24: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j �

� �� ]AnN�2 ��K^3S<[2a:X31����- ��)� A4Q�2aN � ��- ����$&m

����'�(3�<�N�2?DM: 3�A'F���2a<�A4Q�2aN����) �4 �) A4Q�2aN�����- ����$&m

� ��) ��- ��>'Q 5g3S2�:;A'>'2�7]3S5JP^d;��<�N[24DM: 3�A'F���2R<O31A4Q�2aN�����- ����$&m D4PE>

m ����7+P.��)1� � � ����7]3S5JP^d;��<�N[24DM: 3�A'F���2R<O31A4Q�2aN�����- ����$&m �

Y< � DG3�3S0+A���PB<�0ED4<�DMI=I+<�0^2 � N�An<�A'FeAnI63"0EDaQ�2�D0+5=dG0B3S<�DMN[<�7 � I6D4<�2aPEFHK ��5J<[0BD:;5=P+5J: 7+: AML

� �Gl�� 3 LbAGN ����- ��) \����$&mCDMPE> <�0^2:XD � 5=:@7^:#A4L � lGm ����3 LbAGN���7+PX��)1� � � ��� � N�An<�A'FeAnI �

��P,5JP'<�2aN[243S<[5JP+dXAn9E3S2aN[QnDM<�5=AGP 563 <�0ED4<c<[0+2;P+2a< ��AGN ��7+<[5JIJ5�4DM<[5JAnP.AML�� ��- LbAGNB��'� 3S<�N[24DM:

5g3�AnP+IJK j���� DMPE>�<�0+2;2 � 2?Fe<�5=Q�2 9EDMPE> ��56> <[0 � � ���GlW-W9'K'<�2 �?3 ��5g3�AnP+IJK�< ��56Fe2 <[0EDM< A4L�D,j��-W9^5J<O3 �43�"<�0+2aN[P+2a< �

� � D � 2aN9'K.��0+2aP+d8F 0]DMP+dX��7EDMP+dV2a<�D4I � � j� �">'24DMIg3 ��5=<�0.<�0^2 3SA4Lb< ��DMN[2 D4PE>W0EDMN�> ��D4N�2:B7+I=<�56FRDG3S< A � 2RNODM<[5JAnPE3cAGP DMP ����- FeI=7E3S<[2aN �.�10^2XFeIJ7]3S<�2RNc<�2?3S<�9E24>�7E3S24>,5=P,2 � � 2RN�5J:V2aP <�3FHAG: � N[563�24>!jGj ��7^P#�')������3S<�DM<�5=AGP��[j�� �1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3@N[7+P+P+5=P+d*�87+P � � ��<�0+N[2a2f ]AnN�2���K+3 �

<[2a:X3���� � j ���B3 ��5J<�F 0^243 �ED4PE>XD@FeAnP Q�2RP <[5JAGP]DMI&"<[0+2aN�P^2a<�P+2a< �1AnN � �1��AMLb< � DMN�2C:@7^IJ<�5gFaDG3�<�5=P+d� DG3c5=: � IJ2R:@2aP'<�2R> 7]3S5JP^d�D :;A'> 5 _E24>�) � - � ��0+5JI=2X����$&m � N�An<�A'FeAnI ��Dn3c7E3S2?> <�A.5=: � IJ2 �

:V2aP <�<[0+2 :@7+I=<�5gFaDG3�<�5JP^d�5=PX0EDMN�> ��D4N�2 ���d8DM5=P �+<�0+2 IgDM<�2RPEFe5J2?3ZLbAnN�>^DM<ODBFeAn:;:@7^P+5=FaDM<[5JAGPBD4N�2

3�5JdnP+5`_�FRDMP'<�IJKV0+5Jdn0 �[j�� ������3 LbAGNCj���9'K <[2 9+IJA'F �@A4L�>+D4<OD � �� �G� �G�10+2 � �nDM<[0 0EDG3 � N�243�2aP'<�24>CD:;A'> 2aI�A4L�P+2a< �1AnN �CFeAG:V:@7+P^56FHDM<�5=AGP�9]DG3S2?>cAGP � � � �

�� � � � � � � ��� <�Af3S7 � � AnN�<C:@7+I=<�5gFeAG: � 7+<[5JP+d AnP,����- P+2a< �1AnN �^3 � j � � � �10^2 <�243�<�9E24>WLbAGN<[0+563�2 � � 2aN[5J:;2RP <�7E3�24> �X�� ��3�<OD4<�5JAnPE3 m�� ���G3���5=<�0. +AnN�2 3�K+3�<�2a: 3���� � j ���;����- 3 ��5J<�F 0 �

�10^563TN[2 � AGN�< � N�243�2aP'<O3\D P+2R< ��AGN�cDnFaFe243[3 :VA'> 2aI^DMIJAnP+d���5=<�0@� ��5JP'<�2aN�L DGFe2"LbAGNZ5J: � I=2a:B2aP�<�5=P+d

>'563S<[N�5=9+7+<�2?>c3S0]DMN�2?>�:;2a:VAGN�K�3�K+3�<�2a: AGP D4PB����- ��AGN �^3S<�DM<[5JAGP FeIJ7]3S<�2RN �\�10+21N[2 � AGN[<"U�7+AG<[243

D._EdG7+N[2.AML ���� 3@LbAGN D � � 9'K'<�2XN�2a:VAG<�2X:;2R:;AGN[K ��N[5J<�2fA � 2aN�DM<�5=AGP D4PE> ��m�� 3@LbAGNXD � �9'K'<�2�N�2a:;An<�2fN�24Dn>#A � 2aN�DM<�5=AGP � �10^2 N[2 � AGN�<kFeI6D45J:X3B<�A DGFO0+5J2RQ�2.<�0+243�2 2 � <[N�2a:;2RI`K�dGA�A'>N[243S7^IJ<O3�7E3S5=P+dc<[0+2 +AGN[2 ����- 0+A83S<� P+2R< ��AGN�@5=P <[2aNSL DnFe2��G9+7^<1<�0^243S2�P'7+:B9E2aNO3T0]D?Q�2�P+An<�9 2R2aP

>'7 � IJ5gFaDM<[24> 2aIg3S2���0^2aN�2 �f YP DMP'K�FaDG3�2��T<[0+2X) ��) �����:;24FO0EDMP+5g3S: K 5=2aI6>+3�:XD4N ��24>'IJKXIJA��12RN

IgDM<[2aPEFeK �

����� �Y����� �*��-. �C��243�24DMN�F 0B��2aP <[2aN���0EDn3i2 � � 2aN[5J:;2aP'<�2?>���5J<[0 D�P 7^:@9E2aN&A4L&FHIJ7E3�<�2aN�3A4L��1AnN �^3S<�DM<�5=AGP ��5=<�0X9EAG<�0�3�<OD4PE>+DMN�> �Y"<�0^2aN�P+2R<��E "���� � DMP]> � N[A � N[5J2a<�DMN�K � S��- ��IJIJP^A'> 2

Page 25: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j�

3 ��5J<�F 0 ��>+DM<�D FHAG:;:B7+P+5gFeD4<�5JAnP P^2a< �1AGN�+3 � jRm�� � j���� � � �� � �563�<�N[5J9+7+<[24>*��An: � 7+<[5JP+dk D��

FH5JIJ5=<�K ����AnPE> AGNCD4PE> $&���� DMN�2 <[0+2cLb2��/AML 3�7EF 0�FHIJ7E3�<�2aN�3�� �I=I&<�0+2 5=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5=AGPE3�7E3S2

3�AG:;2 QnD4N�56D4<�5=AGP.AML <�0+2B) � - � DMN�DMIJI=2aI � N[AGdnNODM:V:;5JP+d � DGF �GD4dG2 � �(FeAn: � DMN�DM<[5JQ�2 3�<�7E>'KWAML

>^DM<ODVFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGPBI6DM<[2aPEFe5=2431D4PE>WFHIJ7E3�<�2aN � 2RNSLbAGN[:XDMP]Fe2�563 � N�243�2aP <[24>;5JP � jam�� � j���� � YP,3�7+:;:XD4N�K�� <[0+2aN[2@0EDn3�9E2a2aP 3S5JdnP+5`_ FaDMP'< 2 ��AGN�<�3c<�A���D4NO>+3 � DMN�DMI=IJ2aI � N[A'Fe243�3�5JP+df7E3S5=P+d

FHIJ7E3�<�2aN�3AML���AGN�+3�<ODM<[5JAnP ���!5=<�0f<�0+2 D?QnD45JI6D49+5JI=5J<�K;A4L10^5JdG0 � 2aN�LbAGN[:XDMPEFH2���AGN�+3�<ODM<[5JAnPE3 DMPE>

0^5JdG0�3 � 2a2?> >+D4<ODfFeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGPWP^2a< �1AGN�+3 �&FeI=7E3S<[2aNO3 3S2R2a:X3�<�AX9E2@<[0+2;>'AG:;5=PEDMP'<:VA'> 2

A4L � D4NODMI=IJ2aI � N�A'FH243�3�5JP+dB5JP;Lb7+<[7+N�2 �

Page 26: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j��

�.�������� S�� ��� ����������� ������� ����!��1�'�������/� � )�%�����%�

��5JP]Fe2;jRl�� � �"0EDMN�> ��D4N�2B9EDMN[N�5=2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP.0EDn3�9 2R2aP,D���2aKX2aI=2a:;2aP'<1A4L � D4NOD4IJIJ2RI

FHAG: � 7^<�2aN D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2CN�243�24DMN�F 0�DM<C)"7+NO>'7+2 �;��<OD4N�<[5JP+d ��5J<�0.<[0+2V) ���'- �Y)��N�<[5J<�5=AGPED49+IJ2

�85J:X>B-W5J:X>c: DGFO0+5JP+2 � � N�An<�An<SK � 2�� ��0^56FO0���Dn3�DGFe<[7EDMI=IJK <�0^2_ENO3�< � DMN�DMI=IJ2aI�3SK^3S<[2a: 9+7+5JI=<�DM<

)"7+N�> 7+2 <[A;5J: � IJ2a:B2eP'<10]DMNO> ��DMN[2c9ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP ��DMI=IT<[0+2 3�7+9E3S2?U 7+2RP <�<�0+2RAGN�2R<�5��

FRDMI�> 2?3S5JdnPE35=PEFeIJ7]> 5JP+d <[0+2;������)!-.DGFO0+5JP^2 DMP]>W<�0+2B������ �8K+3�<�2a: 0EDaQ�2C> 2 � 2aPE>'24>WAGP

D 0ED4NO> � DMN�2C9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0EDMP^563S: LbAGN1_]P+2��bdGNOD45JP � DMN�DMIJI=2aI\FeA'> 2C2 � 24Fe7+<[5JAGP ���10+2CFeAGPEFH2 � <�AML��D4N�N[5J2aN�-. �-.�!DMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[2���DG3 � N�A � A�3S2?> 5=PWjRl�� � 9 KB� � � � ��5J2a<�D4PE>;� �+�'FO0 ��24> 2aN�3 �'K �

�10^563@5g> 24D.IJ24>,<�A�<�0+2k> 2aQ�2aI=A � :;2RP < AML���0+AGI=2.P+2�� FeIgDG3[3 A4L -. �-.� DMN�F 0^5J<�2?Fe<�7+N[243c<�0]DM<

� DG3 9EDG3�24> 7 � AnP,0ED4NO> � DMN�2B9ED4N�N�5=2aNC3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP � �10^2;)"7+N�> 7+2BP+AG<[5JAGP�AML 0EDMN�> ��D4N�2

9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�� DG3 LbAGN[:XDMI=5�a2?> 9'KB-.DM<[<�0+2��/��! ��2a2HLb2�5JP;0+5g31)"0 � � �+> 5g3�3�2aN�<�DM<�5=AGP

� j�� � �"�10+5g3 FHI6DG3[3S5 _�FaDM<[5JAnP �+D4PE>@<�0^25=: � IJ2R:@2aP�<�DM<[5JAGP DMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[243T5J<�3�7+dGdn243S<[24>�� N[2a:XD45JP+24>

<[0+2 3�<ODMP]>+DMN�> Q'5J2��!A4L\9EDMN[N�5J2RN10ED4NO> � DMN�2 7+P'<�5=I&��FH<�AG9E2aN�jalnl� � � <�<�0]DM<�<�5=:;2�� ��0^5JIJ2 �1AnN � �5=P+dWAnP,<�0^2;> 2?3S5JdnP A4L�<�0+2X������� 3�K+3�<�2a:��&D P+2 �(5J: � IJ2a:B2aP'<OD4<�5JAnPfDMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2cLbAnNc<[0+2

>'K PED4:;56F�9EDMN[N�5J2RN�:;24FO0EDMP+5g3S: ��DG3�> 5g3�FeA4Q�2aN[24> �" Y<���DG3�<�0^5631P+2�� 3S<[N�7EFH<�7+N[2�<[0EDM<�<�N[5JdndG2aN[24>

<[0+2CFeN�2?DM<�5=AGPXAML ) ��)����� �EDMPE>X5JPE3 � 5JN[24>@<�0^5631<�0^243S5g3��

�Jj ) ���'- )ZDMNOD4IJI=2aI&-.DnF 0+5=P+2

�10+2.)����'- � N�AG<[AG<�K � 2 � j�� � ��D,)��N�<[5J<[5JAGP]DM9+I=2 ��5=:X> -W5J:X> : DGFO0+5JP+2f> 2?3S5JdnP+24> DMPE>

9^7+5JI=<BDM<B)"7+NO>'7+2��10EDn3 <[0+2X> 5g3S<[5JPEFe<[5JAnP*A4L�9E2a5=P+d�<�0+2;_EN�3S< :XDnF 0+5=P+2B<�A�5J: � I=2a:B2aP�< 9 An<�0

5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP��bIJ2aQ�2aI\�' �-.�/DMPE>f-. S-.� 2 � 24Fe7^<�5JAnPX7E3S5=P+d;FHAGP'Q�2aP <[5JAnPEDMI � N�A'Fe2?3�3SAnNO3�D4PE>W3 � 2��FH56DMI&9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 0]DMNO> ��DMN[2 � �� �

Page 27: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

jam

�IJ<[0+AG7^dG0V) ���'-! 3"> 243�5JdnP@5g3"3�D456> <�A 3[FaDMI=2�<�ABj ��� � � � N[A'Fe243�3�AGN�3 � <[0+2�) ���'- � N[AG<[AG<�K � 2

5=: � I=2a:;2HP <�3 ��7E3S<Bj��f)� 3 �&24DGFO0 A4L���0+5gF 0.5g3 D 3�<OD4PE>+DMN�>,-WAG<[AGN[AGI6Df- � ��� � j��W:V56FeN[A � N[A �FH243�3�AGN ���10+243�2 j�� )��3�DMN�2�> 5JQ'56> 2?> 5=P <[AcLbAG7+N�dnN�AG7 � 3 �+24DnF 0VdGN�An7 � 0]DG3�D 3S2 � DMN�DM<�2CFeAnP <[N�AnI7^P+5J<�5JP]FeAGN � AnNOD4<�5JP^d Dc-WAn<�AnN�AGIgD - � �����'j�� D4PE>;Fe7E3�<�An: 0EDMN�> ��D4N�2�5=: � IJ2R:@2aP�<[5JP+d�D �' �-.�

Lb2R<OFO0W7+P+5=<��E2aPED49+IJ2C:XDG3 � 5=P+d���DMPE>W9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP ���10 7]3 �&)����'- FaD4PW9E2 � D4N�<�5��

<[5JAnP+24> 5=P <[A;D4<:VA�3S<1LbAn7+N�9EDMN[N�5J2RNdnN�AG7 � 3 � AnN � dGN[AG7 � 3 LbAGN�D j � � � �X)� :XDnF 0+5=P+2 � � ��5J<[0

� DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dBN�243�<�N[56Fe<[5JAGP]3��

� )� 5JP'Q�A ��243 DW9ED4N�N�5=2aN 3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP,9 K.: D �'5JP+dkD N�2?DG> DGFaFH243�3 <�A�DMP Dn>+> N�2?3�3

<[0EDM<�563�> 24FeA'> 2?>@Dn31D�9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPBN�24U�7+243�<���:;2a:;AnN�K�� DM5=<�3S<�DM<[2431D4N�2�5JPE3�2aN�<[24>

<[A.3�<ODMI=I"7+P'<�5=I�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP.0EDn3�FHAG: � I=2a<�2?> �c��Dn3S5gFaDMI=IJK��E<�0+2B9ED4N�N�5=2aN�0ED4NO> � DMN[2@5=P <[0+2

FHAGP'<�N�AnI�7+P+5J<�3 FeAGP'<OD45JPE3 U�7+2a7+243�AML�9EAn<�0,:XDn3 � � DM<[<�2aN[PE3 DMPE>.QnDMIJ7^243�<�AXN�2a<[7+N�P �@)����'-! 32RPEDM9+I=2: DG3 � � DM<�<[2aN�P]3 D4N�2�7]3S24> <�A > 2a<�2RN�:;5=P+2 ��0+5gF 0 � N[A'Fe243�3�AGN�3 � D4N�<�5gFe5 � DM<�2�5JPB24DnF 0B9EDMN�

N[5J2aN �"�10+2�N�2R<�7+N[P@QnDMI=7+243�DMN[2<�K � 56FRDMIJI=K�5JdnP+AGN[24> 5JPVFeAGP'Q�2aP'<�5JAnPEDMI^9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPE3 �

9^7+<�DMN[2�<[0+2�5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnPW3�24U�7+2aPEFe2�<�A 9^N�A�Dn>+FaDn3S<�5JPW�' �-.� 2 � 24Fe7+<[5JAnP �\ LZ<�0^2�9EDMN[N�5=2aN1N[24DG>5g3 5=: � I=2a:@2RP <[2a> 9 K D;$T����� A � 2aN�DM<[5JAGP �&D 9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnPW563 � 2aN�LbAGN[:;24>"�'5`L�<[0+2

5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGP.5g3cDMP 5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnP Lb2R<OFO0 �"DW9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP,563 � 2aNSLbAnN�:;24>�DMPE>

<[0+2BP+2 � < � S-.� 5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP.5g3�N�2a<[7+N�P+2?> �B�10 7E3 �"FO0EDMP^dG5JP^dW9E2a< �12a2RP.:;A'> 2435g3 3S5J: � IJKfD

: DM<�<[2aN AML�-. S-.� :;A'>'2 2 � 24FH7+<�5=P+d�D ��%�-.)(5JP'<�A.9ED4N�N�5=2aNVDG>+> N[243�3B3 � DGFe2fAGN;A4L �' �-.�

:VA'> 2�9+N[A�DG>^FaDG3�<�5JP^d;D ��%�-.),An7+<�AML\<[0EDM<�3 � DGFe2 ���10+2aN�2HLbAGN�2 �+) � �'- � N�An<�An<SK � 2C3S7 � � AnN�<O3

AnP+IJK 3S<OD4<�5gF�9ED4N�N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �

�10+2BDM9EA4Q�2B5J: � I=2a:B2aP <�DM<[5JAGP � N[A4Q 5g> 243I=5J:;5=<�24>@Lb7+PEFH<�5JAnPEDMI=5J<�KW5=P.<�0ED4< AGP+I=K.<�0+2V3S<�DM<�5gF

9]DMN�N[5J2aN AnNO> 2aN[5JP+dX5g3 � 2aN[:;5J<[<�24> � �A��12aQ�2RN��E<�0+2B:;AGN[2 3�2aQ�2aN�2 I=5J:;5=<OD4<�5JAnPW5g3<�0ED4<cAnP+IJK.<[0+2

FHAGP'<�N�AnI17+P^5J<O3 FaD4P 2RPEU 7^2a7+2B9EDMN[N�5J2RN � DM<�<[2aN�P]3cDMP]> N�2a<[7+N�P�QnDMI=7+243��X�10'7E3 �") � �'- 563�Q�2RN�K

5=P+2 � Fe5J2RP <�5`L�:XDn3 � � DM<�<[2aN�P]3 :B7E3S<�9E2 > 2aN�5=Q�24>@LbN�An: <[0+2 N�243�7+IJ<�AMLiN�7+P'<�5=:;2�2aQnDMI=7EDM<[5JAnPWAML

� DMNOD4IJI=2aI"2 � � N�2?3�3S5=AGPE3�2a: � 5=N�56FRDMIJI=K�� <[0+2B:;A�3�<�FeAn:;:;AnP.FaDn3S2 �@�8<ODM<[24>.> 5 � 2RN�2aP'<�I=K�� )����'-! 39]DMN�N[5J2aNC:;24FO0EDMP^563S: 5g3cD Q�2RN�K � A��12aN�Lb7+I�DMPE>,2 � Fe5J2RP <�5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnPWAML�3�<OD4<�56FB9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 0]DMNO> ��DMN[2��E9+7+<�) � �'-! 3�9EDMN[N�5J2RN�2aPEU�7+2a7+2 0ED4NO> � DMN�2 5g31<�A�AXFe2RP <[NODMI=5�a2?> �

Page 28: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j��

� � ��DMN�N[5J2aN -. �-.� �NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2?3 YP'<�N[A'> 7EFe24>

�IJ<[0+AG7^dG0f) ��� - ��Dn3 <[0+2�_ENO3�< � N[AG<[AG<�K � 2C<�A;5=: � IJ2R:@2HP <�0ED4NO> � DMN[2c9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�A �

P^5�4D4<�5JAnPBDM<�)"7+N�> 7+2���<[0+215g> 24DA4L P^2�� -. S-.� DMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[243 9]DG3S2?>c7 � AGPB0EDMN�> ��D4N�2�9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP ��DG3 � N�243�2aP'<�24>;LbAGN <�0+2 _ENO3�<�<�5=:;2 9 Kk� � � ���5=2a< DMPE>�� � � F 0 �124>'2aNO3 � 5

5=P�jal�� � � jRl�� � � ��� ��10+563"N[243S24D4NOFO0 ��Dn3 <�0^2�N�243�7+IJ<�AML DMP;2 � AnN�<�<�AC2 � <�2aPE>c<[0+2�) ���'- 0ED4NO> � DMN[2�<�AC3S7 � � AGN�<

D � $& Y� :;A'>'2@9E243�56> 243c�' �-.� DMPE>�-. S-.� :;A'> 2?3��;��IJ<�0^AG7+dn0 � $& Y� :;A'> 2VFeAG7+Ig> P^AG<

9E2C3S7 � � AGN�<[24> AnPX<�0+2 )����'- � N�An<�An<SK � 2�� <[0+2C) ��� - DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 ��Dn31<�N[5JQ'56DMI=IJK :;A'>'5`_E24>

<[A � N[AMQ'56>'2�<[0+2C3S7 � � AnN�<LbAnN9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPX5JPf-. �-.� :;A'> 2 ���10+5g3 LbAnN�:;24>;<[0+2

9]DG3S5g3 LbAGN�> 2H_EP+5JP^dcP+2�� -. �-.� D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�243 �GPED4:;2aIJK(�'$ A'F�� ����<�2 � -. S-.� �Y$T�'- � � ��<�DM<�5gF

��D4N�N[5J2aN�-. �-.� �S� ��- ��D4PE> ��K PED4:;56F ��D4N�N�5=2aN�-. S-.� �Y����- � � �10^2 �\DM9+I=2Xj�LbN�An: � jRl����N[2 � N[A'> 7EFe24>X0+2aN[2�5JPf T5=dG7+N[2 �=j � N�A4Q 5g> 243�D FeAn: � D4N�563�AGPXAML > 5 ��2aN[2aP <�:;A'> 243 �

Lock- Static DynamicStep Barrier Barrier

SIMD VLIW MIMD MIMD MIMD MIMD(LSM) (SBM) (DBM)

SimultaneousOperations 1 1 < k ≤ N N N N N

Control FlowThreads 1 1 N N N N

Relative TimeSync. Error 0 0 0 ≤ k ≤ k ≥ log N

Sync. ControlFlow Threads 0 0 0 1 N/2 N

Directed Sync.Primitives? — — — no no yes

T5Jdn7+N�2� �=j ��D4NO> � DMN�2C)"D4NOD4IJIJ2RIJ563�: ��AnPE3S<[NOD45JP'<O31LbAGN��' �-.� � � -. �-.�

��<OD4<�5gF�FHA'> 2B3�FO0+24> 7^IJ5JP^dcLbAGN ��<OD4<�56FC��DMN[N�5J2RN�-. S-.� �S�'��- ��:VA'> 2 � DG3�DMI63�AX> 243[FeN�5=9E24>

D4PE>,DfFeAG: � DMNOD4<�5=Q�2 3S<[7E> K.9E2a< �12R2aP ��$& � FeA'> 2V3�FO0+24> 7^IJ5JP^dXDMPE> �'��- 3[F 0+2?> 7+IJ5=P+d�� DG3

D4I63�A � N[243S2RP <[24>;5JP � jRl�� �

Page 29: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j��

� ��DMN�N[5J2aN -. �-.� �NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2?3 +AnN�:XD4IJ5�R24>

-.DM<[<�0+2�� � � ��! ��2a2HLb2 ! 3�)"0 � � �\> 563[3S2aN[<OD4<�5JAnP,5JP jalGl � � j � � � DG3CD :XD���AnNC3S<�2 � <�A���D4NO>

LbAnN�:XD4IJ5�a5JP+d�<�0^2�> 2e_EP+5=<�5=AGP AML DMPE> 5J: � IJ2a:V2eP'<OD4<�5JAnP :;2a<�0^A'>+3 LbAGN�9ED4N�N[5J2aN�-. �-.�!D4NOFO0+5J<[24F �

<[7+N�2?3�� Y<2 � � D4PE> 24>X<�0+2 AnN�5=dG5JP]DMI\P+AG<[5JAGP.A4L�9EDMN[N�5J2RNO39'K;LbAGN�: DMIJI=K;>'2e_EP+5=P+dXDMP]>.3S<�7]> K 5=P+d<[0+2 � N[A � 2aN�<[5J243�AML�QnDMN[5JAn7E3�<SK � 243�AML�9EDMN[N�5=2aN�-. �-.� �EDn3��12aI=I\DG3 � N[A � A�3�5JP+dXdn2aP+2aN[56FcD4NOFO0+5��

<[24Fe<[7+NOD4I&5J: � I=2a:B2aP <�DM<[5`AnPE3TLbAGN �

���<OD4<�56F ��D4N�N�5=2aN

��K 9^N�56>X��D4N�N�5=2aN

�$ A�A �nDM0+2?DG>���DMN�N[5J2aN

��K P]DM:;5gF���DMN[N�5J2RN

�10+2�3S<OD4<�5gF9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0EDMP+5g3S: � N�243�2aP'<�24> 5JPB<�0+2�<�0+243�563"563�<�0+2�3S5=: � I=243S<"A4L\<�0+2�9EDMN[N�5J2RN

:V24F 0]DMP+5g3S:X3 � ��0+5=IJ2�<�0+2�> K'PED4:;56FT9]DMN�N[5J2aN\:;24FO0ED4P+563�:#5g3 <�0+2�:;A�3�<\FeAG: � IJ2 � �&�10+2 FeAG:;:VAGP2RIJ2a:;2RP <�9E2a< �12R2aP.<�0+2 QnD4N�5JAn7E3�9]DMN�N[5J2aN�3�FO0+2a:;243�563�<�0ED4<�<[0+2aKkDMIJIZ7E3S2VFe2aP'<�N�DMIJ5�a24>X9EDMN[N�5J2RN

FHAGP'<�N�AnI�IJAndG56F �"<�2aN[:;24>W<�0^2 � ����� � � � � ��� � � �f�10+2f3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP,5g3�P+An<;)�/<�A�)���

9^7+<N�DM<[0+2aN�) !<�AB9ED4N�N�5=2aN � N[A'Fe243�3�AGN ��10^2c9ED4N�N�5=2aN � N�A'Fe2?3�3SAnN5g3 N[243 � AnPE3S5=9+IJ2 LbAGN�<�NODnF��'5JP^d

��0^56FO0 � N�A'Fe243[3S5=P+d@2RIJ2a:;2RP <�3 � DMN[<�5gFe5 � D4<�2 5JPX24DnF 0X9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP �

��P+2 AML�<[0+2;>'563S<[5JP+dn7+563�0+5JP^d Lb2?DM<�7^N�243�AML <�0+2B9ED4N�N�5=2aNC-. �-.� 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP :V24F 0]D �

P^563S: 3�5g3�<[0EDM< <[0+2X3S2R<cAML � N[A'Fe243�3�5JP+d.2RIJ2a:;2RP <[3<[0EDM< ��5=IJI � DMN[<�5gFe5 � D4<�2B5JP,2?DGFO0,9EDMN[N�5=2aNc5g3

N[2 � N[243S2aP'<�2?> 9'K,DW9^5J<c: DG3 � �f P DMIJI�<[0+2XDMN�F 0^5J<�2?Fe<�7+N[243 � N�2?3S2aP'<�24>�9 K,��! ��2a2HLb2��"DfU 7+2R7+2AnN Dn3�3SA'FH56DM<[5JQ�2B:;2a:;AnN�K���5=<�0+5=P.<�0+2B9ED4N�N�5=2aN � N�A'FH243�3�AGNc5g3�7E3S24>.<�AX:XD4PEDMdn2@<[0+243�2@:XDn3 �^3��

-.Dn3 �^3LbAGNCD � N[AGdGN�DM: FaDMP.9E2V> 2aN[5JQ�24>XDM<CFeAn: � 5=IJ2 <�5=:;2CDMPE>.2aPEU�7+2a7+2?>W9 KfAGP+2 AnN�:VAGN�2

� N�A'Fe243[3S5=P+d 2RIJ2a:;2RP <�3�D4< N�7+P <�5=:;2��&0+A��12aQ�2RN��"<�0^2WDnFe<�7]DMI�:;24FO0ED4P+563�: <�A�9 2X7E3�24>,563c243 �

3�2aP'<�56D4IJI=K*7^PE3 � 24Fe5 _E24> � �10 7]3 �5=<@5g3@P+An<XFeIJ2?DMNB0+A�� 9]DMN�N[5J2aNV:XDG3 �+3 �1An7+I6> 9E2.:XD4PEDMdn24>

LbAnN D � N[AGdGN�DM: FeAnPE3S<[N�7EFH<�<[0EDM< � DMN[<�5=<�5JAnPE3�<�0+2BFH7+N�N[2aP <�:XDG3 �W9EDn3S24>.AGP,N[7+P�<�5J:V2cFHAGPE> 5��

<[5JAnPE3 �b2 � d ���^D � D4NOD4IJIJ2RI ��X3�<OD4<�2a:;2RP <�5JP ��0+56FO0;9EAG<[0.<�0+2 �������VDMPE>$�����)� FeIgDM7E3�243FHAGP'<ODM5=P

5=PE> 2 � 2aP]> 2aP'<�9]DMN�N[5J2aNC3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP]3 � �V�10+563 AG:;5g3�3�5JAGP.5g3 � D4N�<[IJK�> 7+2B<�Af<�0+2 LbA'Fe7E3 AGP

Page 30: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j��

2RP+0EDMP]Fe24> � $& Y� �Y3�<SK'IJ2�2 � 24Fe7+<[5JAGP � 5=P ��0+56FO0BDMI=I :XDn3 �^3"DMN[2�� P^A ��PVDM<iFeAG: � 5JIJ2�<[5J:;2 � �&�10+2

An<�0+2RNN[24DG3�AGP.563�<�0]DM<�<�0+2 9ED4N�N�5=2aN � N�A'Fe2?3�3SAnN�9'K;5J<�3S2aI L � N[A4Q 5g> 24>;P+A ��DaK;LbAGN�) �3�<�AVDMdnN�2a2

7 � AnPfD�P^2�� :XDn3 �(� ��0ED4<�2aQ�2aN�FeAn:;:B7+P+56FHDM<[5JAnPc:;24FO0ED4P+563�: <�0+2�:XDnF 0+5=P+2 � A83�3S2?3�3S2?> �1An7+I6>

0]D?Q�2 <[A@9E2 5JP'Q�AGI=Q�24>��G9+7^<<[0+2CFeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGPB:;24FO0EDMP+5g3S: � DG3�P+AG<�3 � 2?Fe5`_E2?> �

�1243S5g> 2 <�0+2C9EDMN[N�5=2aN DMN�F 0^5J<�2?Fe<�7+N[243 �+<[0+563�<�0^243S5g3�DMIg3SA � N[243S2RP <�3FeAn: � 5=IJ2aN�<�24FO0+P+5gU 7+2?3 LbAGN

7]3S5JP^d@<[0+2 9EDMN[N�5J2RN�-. S-.� DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 �

� � �10+2 �����) -.DGFO0+5JP^2

������)�� �S��An: � 5JI=2aN"AnN�5J2RP <[24>@��NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2���243�24DMN�F 0BdGN[AG7 � DM< )"7+NO> 7^2 �":XDnF 0^5JP+2�� DG3

D4P,2 ��AGN[<c<[A.> 243�5JdnP D � D4NOD4IJIJ2RI13�7 � 2aNOFHAG: � 7^<�2aN���0^56FO0,FaD4P DGFO0+5=2aQ�2c0+5=dG0+2RNc2 � Fe5J2RPEFeKX9 K

7]3S5JP^d@5=P LbAGN[:XDM<[5JAGPV2 � <[NODnFe<�24> LbN�AG: <�0+2 � N[AGdGN�DM: DM<�FHAG: � 5=IJ2�<�5=:;2 �\�10+2 ������)*:XDnF 0+5=P+2

7]3S24>fDc9EDMN[N�5J2RN�-. S-.�/D4NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2�<�AV3S7 � � AnN�<_EP^2�� dnNOD45JP � DMN�DMI=IJ2aI=563S: �

��7 � 2aN�3�FaD4I6DMN � N�A'Fe243[3SAnNO3�7E3S2C> K'PEDM:V56FaD4IJIJKC2 � <�NODnFe<�2?> � N[7+PX<�5J:V2 �\5JP LbAnN�:XD4<�5JAnP;<�A A � <�5��:V5�a2�<[0+2BFeA'> 2C2 � 24Fe7+<[5JAGP ���7+2c<[A;<�0+2 3S:XD4IJI\3�5�a2CAML�5JPE3�<�N[7EFe<�5=AGP ��5JPE> A�� 7]3S24>W9'KX<�0+243�2

3�K+3�<�2a: 3 LbAGNX2 � <�N�DGFe<[5JP+d,5=P LbAGN[:XDM<[5JAnP ��<�0+2.A � <�5=:;5�4D4<�5=AGPE3 ��0+56FO0 FaD4P#9E2 � 2RNSLbAGN[:;24> <�A

3 � 2a24> 7 � FHA'> 2 2 � 2?Fe7+<�5=AGPfDMN[2cI=5J:;5=<�24> �Z�1243S5g> 243 �+3SAn:;2CDG3 � 2?Fe<O3�AML�D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2�I=5���2 FRDGFO0+22 �XFe5=2aPEFeK �b7+<�5=IJ5�4DM<[5JAGPVAMLi>+DM<�D 9+N[AG7+dn0 <�5=PX<�0+2 FRDGFO0+2 ��FRDMP+P+An<9E2 5JP]FeN�24Dn3S24>VDM<�DMIJI�9 KV> K �

P]DM:;5gF:;24FO0EDMP^563S:V3��\�10+2C> 2?3S5JdnP;AML �����),:XDnF 0^5JP+2�5JPEFHAGN � AnNODM<[243�DcQGD4N�5=2a<�K@A4L"I=A � IJ2RQ�2aI

Lb2?DM<�7^N�243<[A;0+2aI � 7+<[5JI=5�a2C3S<�DM<[56FaD4IJIJKf> 2RN�5JQ�2?> � FeAG: � 5JI=2�<[5J:;2 �"5JP'LbAGN�: DM<�5=AGPXLbAGN�9E2a<[<�2aN�FeA'> 2

2 �XFe5=2aPEFeK �

�AGN[:XDMI=IJK��^D � N[A'Fe243�3�AGNLb2R<OFO0+243�D@9+I=A'F��XA4L�>^DM<OD LbN�AG: :XDM5=PX:;2a:;AnN�K AGP.2RQ�2aN�KXFRDGFO0+2

:V563�3�DMPE> � I6DnFe243�5J<�5JP'<�AC<�0+2CFaDnF 0^2�:;2a:;AnN�KCN�2ad8DMNO>'IJ243[3 A4L"<[0+2�Lb7+<�7+N[2�N�2HLb2aN�2aP]Fe243 <[A AG<[0+2aN

FRDGFO0+2 2aIJ2R:;2aP'<O3 5=PW<[0+2 9+IJA'F � � L�AnP+IJKfAGP+2 ��AGNO>W5g37E3�24>W9 KX<[0+2 � N�A'FH243�3�AGNCDMPE>.<�0^2 N�243�<

A4L <[0+2.FaDnF 0^2W9+I=A'F�� 563BP+AG<;N[2eLb2aN[2aPEFe24> �1<�0+2RP*Lb2a<�F 0+5=P+d�D,>+DM<�D,9+IJA'F � AGP 24DGFO0 :;5g3�3 5JP��

FHN�24Dn3S243�<�0+2�Lb2a<OFO0 <�5=:;2�D4PE>@N[243S7+I=<O3"5JPB5JP^2 �XFH5J2aP'<"FRDGFO0+2�7+<�5=IJ5�4DM<[5JAGP �T� � N[A'Fe243�3�AGN��1AGN� 5=P+d

7 � AnPfD�3�:XDMI=I+5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP ��5JP]> A��!FaD4P+P+AG< � N�2?> 56Fe<\Lb7+<�7+N[2N[2eLb2aN[2aPEFe243\<�A D�:;2R:;AGN[K�9+IJA'F � �

��DnF 0^2c2 � Fe5J2RPEFeKBFaD4PW9E2 3�5JdGP^5`_�FaD4P <[IJKB5JPEFHN�24Dn3S24>;9'K;7E3S5=P+dB<�0+2C5JP LbAnN�:XD4<�5JAnPXDM9EAn7+<�:;2a: �

AnN�K N�2HLb2aN�2aP]Fe243�2 � <[NODGFH<�24> 9'K,<[0+2fFeAG: � 5JIJ2RN �.�10+2.������)(-.DnF 0^5JP+2 ! 3c> 2?3S5JdnP 3S7 � � AnN�<�2?>

���������� ���������������������� �"!$#%��&�'(�)�(*+��,����� -�(��.�����/���,�'(*102�)����*3������/40��&5�( �*3����,

Page 31: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

jal

<[0+2 9 K � Dn3�3S5=P+dcA4L�D FRDGFO0+29^IJA'F � Lb2a<�F 0BAGPX<[0+2�9EDn3S5631A4L�Dn>+> 5=<�5JAnPEDMI�5JP LbAnN�:XD4<�5=AGP;<�DMdGdn24>;9 K

<[0+2�FeAG: � 5JIJ2RN&AGPBDMI=I+:;2a:VAGN�K�N�2eLb2aN[2aPEFe2?3��\�10+563\:;24FO0EDMP+5g3S: N[24> 7EFH243T7+P+P^24Fe243[3�DMN[Kc:;2R:;AGN[K

Lb2R<OFO0WFHK+FeI=243�DMPE>X0+2aPEFH2�5=PEFeN[24DG3�2431<�0+2 � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2�AMLiD :;2R:;AGN[K 3SK^3S<[2a: �

��DMN�> ��D4N�2f9EDMN[N�5J2RN;3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP 563BD ��2RK*2RIJ2a:;2RP <�LbAGN _EP+2 � dnNODM5=P -. �-.� � D4NODMI��

I=2aIJ5g3S: �h��>+> 5=<�5JAnPEDMI=IJK��nIJA�� I6DM<[2aPEFeKC9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP � N�A4Q 5g> 243T<[0+2�3SK^3S<�2R: 3S7 � � AGN�<

P^24Fe243[3�DMN[KWLbAGNC:;2a2a<[5JP+dV3S<�DM<�5gF � FeAG: � 5JI=2c<�5=:;2 ��<�5=:;5JP+d FeAGPE3�<�N�DM5JP'<O3�A4L �' �-.� D4PE> � $& Y�

FHA'> 22 � 24FH7+<�5=AGP AGPVD -. �-.� 3SK^3S<[2a: IJ5���2�<�0+2 ������) -.DnF 0+5=P+2 �\�10+2�> 243�5JdGP A4L&<[0+2������)

: DGFO0+5JP+2 � N[AMQ'56>'24>@P+An<AnP+IJKB<�0+2 0ED4NO> � DMN[2�9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP;:;24FO0EDMP^563S: AnPX24DGFO0

�����) P+A'> 2 �"9+7+< D4I63�AW9+7+5=IJ<CDGFRFe243�3 <�Af<�0+2;9]DMN�N[5J2aN :;2?F 0ED4P+563�: > 5=N�24FH<�IJKf5JP'<�AX2aQ�2aN[K.5JP��

3�<�N[7EFe<�5=AGP �

� <�K � 56FaD4I�������) -.DnF 0+5=P+2���AG7+Ig> 0EDaQ�2.FeAnPE3S5g3S<[24>*A4L � �!�����) P+A'> 2?3 ��5J<[0!24DGFO0

�����).P+A'> 2�0EDaQ 5=P+d�AnP+2 �]A�DM<[5JP+d � � An5JP'< � N�A'Fe243[3SAnN�� LbAn7+N � �b9+5J<�5JP'<�2RdG2aN\7+P+5=<O3 �8D�_]P+2��bdGNOD45JP0]DMNO> ��DMN[2�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP :;24FO0EDMP+5g3S:/D4PE> <�0+2�5=P <[2aNOFeAnP+P+24FH<�5JAnPcP+2R< ��AGN�c5JP'<�2RNSL DGFH2 �&�10+2

9^IJA'F �X> 56D4dGN�DM: AMLiD �����) P+A'> 2c5g31dG5=Q�2aP;5JPf T5=dG7+N[2 � �

FloatingPoint

Processor

Integer Processor

Integer Processor

Integer Processor

Integer Processor

MemoryControlSwitch

BarrierProcessor

LocalPortion

ofMemory

Network(s)

Basic CARP Node

T5Jdn7+N�2� � � ��DG3�56F������)!�A'>'2

Page 32: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

� 3S5JP^dGIJ2 � $T�' &FO0+5 � � DG3 � N[A � A�3�24>cLbAGN\5J: � I=2a:B2aP <[5 P+d1<[0+2������)WP+A'> 2 ����3 <[0+2�����)

-.DnF 0^5JP+2���Dn3 5=P <[2aPE> 2?>@<�AB9E2 DB3S<OD4PE> � DMI=AGP+2 3SK^3S<�2R: � 5=<�N�24U�7+5JN[24>@P+An<AnP+IJKV<�0+2 > 243S5=dGPXAML

FHAG: � 7^<ODM<[5JAnP P^A'> 243�9+7+<�DMIg3SAB<�0+2C> 2RQ�2aIJA � :;2aP'<"AML �n�/D4PE>W>+D4<ODB3S<[AGNOD4dG2 3S7+9�� 3SK^3S<[2a:X3 �

� m �10+2 ������/)"N�A ��24Fe<

�IJ<[0+AG7^dG0 <�0+2RAGN�2R<�56FRDMIJI=K�D4<�<[NODGFH<�5JQ�2 �a9+7+5JIg> 5JP^d�<�0+2�������).-.DGFO0+5JP^2"N�24U�7+5=N�243�> 243S5=dGP DMPE>

L D49+N�5gFaDM<[5JAnP,AML�DfFe7E3S<[AG: � $T�' � N[A'Fe243�3�AGN ��DG3���2aIJI�Dn3cD ��5g> 2;N�DMP+dn2;AML�An<�0+2aNC0EDMN�> ��D4N�2

D4PE>;3�AMLb< ��D4N�2�FeAG: � AnP+2aP'<O3��Z Y<�3S5=: � IJK 5g3iP^AG<�3SAn:;2a<�0^5JP+d�<[0EDM< )"7+NO> 7^2 ! 3"FH7+N�N[2aP <�N[243SAn7+NOFe2?3FRDMP.3�7 � � AGN[< �

�10 7]3 �"<�0^2W������)�N[243S2?DMNOFO0�> N�5 Lb<�24> <[A���DMN�> 7E3�5JP+d�Dn3c:@7EFO0�FeAn:;:;2aN�F 5gDMIJI KfDaQnDM5JIgDM9+I=2

<[24FO0+P+AGI=AGdnKWDn3 � A�3[3S5J9^IJ2��EK�2a< � N[243S2aN[Q 5=P+dBDM<�IJ2?DG3S<�3SAn:;2 AML�<[0+2c5=P <[2aN�2?3S<�5=P+dBDMP]> P+A4Q�2aI Lb24D��

<[7+N�2?3�A4L�<[0+2;3�K+3�<�2a: > 243�5JdGP �@�10^2@N[243S7+I=<���Dn3 DVLbA'FH7E3�AnP,> 2?3S5JdnP+5JP^d <[0+2;������� 3�K+3�<�2a:

<[AW:XD���2 7E3S2VAML�DWFH7E3S<[AG: 9EA�D4NO> > 243�5JdGP�5JPEFeAnN � AGN�DM<[5JP+dk3S<OD4PE>+D4NO> � DMN[<O3 D4PE> 0+A83S<�2?> 9 K

3�<OD4PE>+DMN�> � 2aN�3SAGP]DMI&FHAG: � 7^<�2aN�3��"�10^563 9EA8DMNO>�� DG31>'7+9+9E24>W���������1A�D4NO> � � <�0^2c��AG: � 5JIJ2RN �

AnN�5=2aP <[24>X�NOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2���243S24D4NOFO0X�2a:VAGPE3�<�NOD4<�5=AGPf�1A�D4NO> � �

�!5J<[0 <�0+2�dGA8DMIEAML FeAGPE3�<�N[7EFe<�5=P+dCD� � �� "$T��)1�B3�7 � 2aNOFeAn: � 7+<[2aN���5=<�0 :;5=P+5J:XD4I�Fe7]3S<�An:

0]DMNO> ��DMN[2�DMPE> N[2aI6D4<�5=Q�2aIJK�IJA���� FeA�3�< � DMN[<O3 � <[0+2 ������ � N�A���2?Fe< LbA'FH7E3�3�24> AGP FeAG:B9+5JP^5JP+d

FHAG:;:;2RNOFe5gDMIJI KfDaQnDM5JIgDM9+I=2@:V56FeN[A � � N�A'Fe2?3�3SAnNO3 5JP�DW9EDMN[N�5J2RNc-. �-.� 3S<[N�7EFe<[7+N�2V9EDG3�24> AGP <[0+2

�����) -.DnF 0+5=P+2X> 2?3S5JdnP � �10 7E3 �1<�0^2 ������ 3SK^3S<[2a: D4I63SA�563B> 243�5JdnP+24>,<�A�3S7 � � AnN�<@_]P+2

dnNOD45JP � D4NOD4IJIJ2RIJ563�: DMPE>�<�AW7^<�5JI=5�a2 3S<�DM<�5gF �YFHAG: � 5=IJ2��b<�5=:@2 ��<�5J:V5JP+dXFHAGPE3�<�NOD45JP'<O3 <�AW2RP+0EDMP]Fe2

2 � 24FH7+<�5=AGPX2 � Fe5J2aP]FeK ��10+2 LbAnIJI=A ��5=P+d 3�24Fe<�5=AGPE3 � N�A4Q'56> 2�<�0+2 > 243S5=dGP :;2R<�0+A'> AnIJAndGK D4PE>c9+I=A'F�� > 243S5=dGP A4L QnD4N�5JAn7E3

FHAG: � AGP^2aP <�3 A4L�<�0+2������� 3SK^3S<[2a: �&�A���2aQ�2aN��4>'243S5=dGPB> 2a<�DM5=I63 :XDaK FO0EDMP^dG215=P�Lb7+<[7+N�2���0+2aP

L D49+N�5gFaDM<[5JP+dVD@�������(3�K+3�<�2a: �

� m �Jj ������� ��K^3S<[2a:"! 31��Q�2aN[Q 5=2��

������� 3SK^3S<[2a: ��Dn3 > 243S5=dGP+2?> AnP*<[0+2X3[DM:;2 � N�5=PEFe5 � DMIg3�Dn3�<[0EDM< A4L �����)/-.DnF 0+5=P+2��

<[0+2aN[2eLbAGN[2W<�0^2 9]DG3S5gF 2aI=2a:;2aP'< �YFeAn: � 7+<�DM<[5JAGP P+A'>'2.AGNX��������1A�DMN�> �CAML ������� 3�K+3�<�2a:

� �������� ���������������������� ����� � �50 ! ���� *1&5�"��,����� -�(��.�����/���,�'(*102�)����*3������/ 0��&5�� 2*3����,

Page 33: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� j

� DG3�> 243S5=dGP+2?> <[A � N�A4Q 5g> 2�:B7EF 0CAML\<[0+21Lb7+PEFe<[5JAnPEDMI=5J<�KcA4L\D �����) P^A'> 27]3S5JP^dcA � �b<�0+2 �Y3�0+2aI`L

:V56FeN[A � N[A'Fe243�3�AGN�3��,�&A.2aI=5J:;5=PEDM<[2 <�0+2f> 243�5JdnP*A4L �n� DMP]> >+D4<OD.3S<[AGN�DMdG2k3SK^3S<[2a:X3 �"5=< � DG3

>'24Fe56>'24> <[AW7E3�2XDW3�<OD4PE>+DMN�> FeAG: � 7+<�2aN�<�AW0^AG7E3�2W���������1A�D4NO>+3 �S��AG: � 7+<OD4<�5=AGP �A'>'243 � �

YPf<�0+5g3���DaK�� ������� 3SK^3S<[2a: 7E3S2?3 <[0+2cN[243SAn7+NOFe2?3AML�0^A�3S<�FeAG: � 7+<�2aN�<[AX3S5=: � I=5`LbK � N�AndGNOD4:

>'2aQ�2aIJA � :;2aP'<�DMPE>f> 2a9+7^dGdG5=P+d � �10+2 FeAn: � I=2 � 5=<�KcAML Fe7E3S<[AG: FHAG: � AGP^2aP <�31563�D4I63SAVN�24> 7]Fe24> �

YP,AnNO> 2RNc<�A � N�A4Q'56> 2V3�FRDMI6D49+5JI=5J<�K�� 2?DGFO0,0+A�3�< FeAn: � 7+<[2aNCFaDMP�0+An7E3S2fDWFHAG:;:B7+P+5gFeD4<�5JAnP.5JP��

<[2aNSL DnFe2 ��0+5gF 0.5g37E3S2?> <[AWFHAGP+P+2?Fe< FeAn: � 7+<[2cP+A'> 2?3�0^AG7E3�24> 5JP�>'5 ��2aN�2RP <�0+A�3�<O3 �@��3�:VAGN�2

FHAG: � 7^<�2 P+A'> 2?3�:V24DMPE3�D IgDMN[dG2aN P'7+:@9E2aN�AML 0+A�3�<CFeAG: � 7+<�2aN�35JP�DW������� 3SK^3S<�2R: �&>+D4<OD

3�<�AnNODMdn2BDMPE>f �G�/3 � 2a24>XDMIg3SAV3�FaD4IJ243 ��5=<�0X<�0+2C3�K+3�<�2a:"! 31FeAn: � 7+<�DM<[5JAGP � A���2aN �

T5Jdn7+N�2� ��cdG5JQ�2?31<�0+2 A4Q�2aNOD4IJI � 56Fe<[7+N�2�AMLZ<SK � 5gFaDMI\������/3�K+3�<�2a: �

CARDBoard’sHost# 1

CARDBoard’sHost# 2

CARDBoard’sHost# N

Data CommunicationNetwork

T5Jdn7+N�2� � �/� K � 5gFaDMI\������(��K^3S<[2a:

� m � � �10+2@������(��K^3S<[2a:"! 3��A83S< ��AG: � 7+<�2aN

�10+2CFeN�5=<�2aN[56D 5JPf3S2aI=24Fe<[5JP+dC<�0+2 <�K � 2 AMLZ0+A83S<�FeAG: � 7+<�2aN�LbAGN�<[0+2 ������ 3SK^3S<[2a: ��2aN�2 �

j ��� K � 2fAML 2 � � D4PE3S5=AGP 9+7E3BD?QnD45JI6D49+IJ2;LbAnN � I=7+d �b5JP FeAG: � 7+<�2VP+A'> 243;D4PE>*0^A�3S<� <[A �b0+A�3�<

FeAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAnP 5JP'<�2aN�L DGFe2 �

� ���QnDM5JIgDM9+5=IJ5=<SK A4L"LbN�2R2�� � DMN[2 %��� �/D4PE>W3�7 � � AGN[<�3�AMLb< ��D4N�2cAnPX<�0ED4<�FeAn: � 7+<[2aN �

�7+2�<�A�<�0+2�3S5=: � I=56Fe5=<SK�A4LE<�0^2 5=P <[2aNSL DnFe2�IJAndG56F"N[24U 7^5JN�2?>�LbAnNT<[0+2� ��'�,9+7]3TDaQnDM5=I6DM9^IJ2�AGP <[0+2

���- )1� DMPE>�FeAG: � DM<[5J9+I=2cFHAG: � 7^<�2aN�3 ��DMPE>.<�0+2BDaQnDM5=I6D49+5JI=5J<�K;AML $ 5JP'7 � A � 2aNOD4<�5JP^dW3�K+3�<�2a:��5=<�0;P'7+:;2RN�AG7]3"D � � IJ56FRDM<�5=AGPV3SA4Lb< � DMN[243"AGP;<[0+243S2�3SK^3S<[2a:X3 �G5J<�� DG3�> 24Fe5g> 24>c<�AC7E3S2� ���- ) �

D4PE>WFHAG: � D4<�5=9+IJ243�DG3�<�0+2 0+A83S<�FeAG: � 7+<�2RNiLbAnN�������/3SK^3S<[2a: �

Page 34: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

� j � �b9+5J< ��'� 9^7E3c5JP'<�2aN�L DGFe2BFRDMP 3�7 � � AGN[<BD � 24D ��9ED4PE> ��56>'<�0,A4L j �W-W9'K <[243 �?3S24F AGPD.j �;-.�� )1� ��� 3SK^3S<[2a: � � j � ���10^563:XDaKXFHN�24D4<�2 DV �n�(9EAn<�<�I=2aP+24F �;AnP,D@IgDMN[dG2;�������

3�K+3�<�2a: �T�10^2�) �� \9+7E3T5=P <[2aNSL DnFe215g3"D�9 2R<�<�2RN�DMI=<�2aN[PEDM<[5JQ�2"LbAGN�D0+5=dG0+2RN � 2aNSLbAnN�:XD4PEFe2��������

�8K+3�<�2a: ��9E24FaD47E3S2 5=<1FRDMPf3S7 � � AnN�<�>+DM<�Dc<�N�DMPE3YLb2aN1N�DM<�2?317 � <�A;j � �B-W9 K'<�2?3 �43�24F1LbAGN�D � � 9^5J<5=P <[2aNSL DnFe2 �Z�A��12aQ�2aN ��)1�� 5g3 N�2RI6DM<[5JQ�2aI=K P+2����EDMP]>@5J<�N�24U�7+5JN[2431DCFeAG: � IJ2 � 5=P <[2aNSL DnFe2�Fe5=NOFe7+5=< ��!5=<�0.<[0+2 DaQnDM5=I6DM9^5JIJ5=<�K;AML )1�� FO0+5 � �Y3�2a<O31LbN�An: > 5 ��2aN�2aP'<�Q�2aPE> AnNO3 �E<�0^563 � N[AG9+I=2a: FeAG7^I6> 9E2

3�AGI=Q�24> D4PE> ��2@2 � � 24Fe<�<[AW7E3�2;)1�� �9+7E3���0+2RP ���������1A�D4NO>.563�_]PEDMI=IJKW9^7+5JI=< �;��2�� )1��3

D4PE>�FeAG: � DM<�5=9+IJ2?3�DMI63�A � N�A4Q'56> 2 D;)1�� 2 � � D4PE3S5=AGP.9+7E3 �&<�0+2aN[2eLbAGN[2c<[0+2BF 0^AG56FH2�A4L � IgDM<�LbAGN�:

LbAnN<[0+2 0+A�3�<�FHAG: � 7^<�2aN�N�2a:XD45JPE3�<�0+2C3[DM:;2�2RQ�2aP���0+2aPf)1�� 9^7E3 5g3�F 0^A�3S2RP �

� <�K � 56FRDMI �������#0+A83S<���5JIJI^0EDaQ�2 �B��������1A�DMN�>+3 � � IJ7^d �b5JPXFeAn: � 7+<�DM<[5JAGPVFaD4NO>+3 ����5J<[0

2?DGFO0,P+A'> 2X0EDaQ'5JP+dXLbAG7+N �EA�D4<�5JP^d � � An5JP'<@:V56FeN[A � N[A'Fe243�3�AGN�3�D4PE> D.FeAG:V:@7+P^5JFRDM<�5=AGP �R9EDMN[N�5=2aN

5=P <[2aNSL DnFe2CFaDMN�> ���10+563�FeAG:V:@7+P^56FaD4<�5 AGP �R9EDMN[N�5=2aN�FaD4NO>���5JI=I � N�A4Q'56> 2 5=P <[2aN �b0+A�3�<�FeAG:V:@7+P^56FaD��

<[5JAnP DMPE>�5JP'<�2aN� 0+A83S<C9EDMN[N�5J2RNc3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �W�10^563 FaDMN�> :XDaK.D4I63�A � N�A4Q'56> 2B5JP'<�2aN� P^A'> 2

�����������1A�D4NO>,<�A���������1A�DMN�> �CFeAn:;:@7^P+56FHDM<[5JAGP�D4PE>,5JP'<�2aN� P^A'> 2;9ED4N�N�5=2aN 3�K P]F 0+N[AGP+5�4D �

<[5JAnPE3iLbAnN <[0+2 ��������1A�DMN�>+3 :VAG7+P'<�24> AGP;<[0+2�3�DM:V2�0+A�3�<�FeAn: � 7+<[2aN��49+7+<�<�0+5g3i5g3�3�7+25g3�3S<�5=IJI

7^P+N�243�AGI=Q�24> �

T5Jdn7+N�2� � � � N�A4Q'56> 2 <�0^2�9]DG3S5gF�9+IJA'F �X> 5gDMdGN�DM: A4L�<�0^2 � N�A � A83S24>.��������1A�DMN�> 0+A83S< �

CARDBoard # 1

CARDBoard # 2

CARDBoard # 3

CARDBoard # 4

Communication/Synchronization

Interface

HostCPU

CARD System’s Elements

HostDisk Storage

Host I/O Interfaces

Host Computer

Expansion Bus

To OtherCARDBoard

Hosts

\5JdG7^N�2� � � �(�������/�A�3�<

Page 35: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

� m � ���������1A�D4NO>

�10+2 �������(3SK^3S<[2a: 5g3> 2?3S5JdnP+24>;<�AB9E2c:;A'>'7+I6D4N�DMPE>.3[FaDMIgDM9+I=2�5=PXPEDM<[7+N�2��E<�0^2aN�2eLbAnN�2CD

3�K+3�<�2a: FaDMPX9E2�9EDn3S24>XAGPX2a5J<[0+2aN D 3S5JP^dGIJ2�P+A'> 2 � AnP+IJK;AnP+2 ���������1A�D4NO> � � AGN�FRDMPX0EDaQ�2�7 �<[A �.���������1A�D4NO>+3�5=P�D 3�5JP+dnIJ2B0+A�3�<��&AGN 5=<cFRDMP.9E2;D;IgDMN�dn2;3�K+3�<�2a: ��5J<[0 :B7+IJ<[5 � I=2 0+A�3�<O3

2?DGFO0WFHAGP'<ODM5=P+5JP^d � ���������1A8DMNO>^3���10+2 :;A�3�<�> 2R<ODM5=IJ24>W���������1A8DMNO>X> 2?3S5JdnPW5g3 LbAGN�DMPk ��'� � I=7+d �b5JPkFaDMN�> ��5=<�0 �

j �� ]An7+N�:;56FeN[A � N[A'Fe243[3SAGN�3 ��5J<[0 �]A�DM<[5JP+d � AG5=P <�7+P^5J<O3 �+24DGFO0 ��5J<[0WDcI=A'FaDMI\:;2a:VAGN�K �

� ���(3S: DMIJIh3S0ED4N�24>X:;2a:;AnN�K ��0+5gF 0X5g3FeAnP+P+24FH<�24>;<�AVDMI=I&<�0+2 )� 3�DMP]>WDMIg3SA;<[A@<[0+2C ��'�

9+7E3����10^5631FHAG7+Ig>@9E2�DC> 7EDMI � AGN�<�:V2a:;AGN[K���5J<[0;AGP^2 3S5g> 2�FHAGP+P+2?Fe<�24> <�AC<�0+2� ��'�!9+7E3

DMPE>X<�0+2 AG<[0+2aN�3S5g> 2 3S0]DMN�2?> 9E2a< �12a2RP;<�0+2��V)� 3 �

�� �� ��9^7E3 5=P <[2aNSL DnFe2�IJAGdn56F �

� ����DMN�N[5J2aN��8K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP $ AGdG5gF �

m ����AG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPB:;24FO0ED4P+563�: LbAGN�>^DM<OD <�N�DMPE3YLb2aN���5J<[0;AG<[0+2aN�FeAn: � 7+<�DM<[5JAGPVP+A'> 243�AGP

<�0+2 3�DM:V2 0^A�3S<ZDG3 �12RIJI'DG3&<�A ��5J<[0c<[0+2�FeAG: � 7+<OD4<�5JAnP P+A'> 243TAnPcAn<�0+2aN\0+A83S<ZFeAG: � 7+<�2aN�3��

"QGD4IJ7ED4<�5=AGP.AML�<[5J:;5=P+d;FHAGPE3�<�NOD45JP'<O3�>'7+N�5=P+dXFeAn: � 5JIgDM<[5JAGPXA4L�FeA'> 2 N[24U�7+5JN[243 � N�24> 5gFe<OD49+IJ2

<[5J:;5=P+d�LbAGN�24DGFO0c5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP AMLh<�0+2�<�DMN�dn2a< � N�A'FH243�3�AGN ���10^2aN�2eLbAnN�2��n5J<�� DG3T<[0+2�9EDG3�56F�FeN�5=<�2aN[56D

5=P,3�2aIJ2?Fe<�5=P+d;D;:;5gFeN�A � N�A'FH243�3�AGNLbAnN�<[0+2;���������1A�D4NO> �B�1243�56> 2C<�0+5g3 � �12 � DMP'<�24>W<[AXdG2a<CD

� 24D�� � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2 A4L�D4<I=24DG3�<cj ��� � -. "$T��)1�@LbN�An: 24DGFO0 ���������1A8DMNO> ����AG: � 7+<OD4<�5JAnP

��A'> 2 ����0+56FO0X<�NOD4PE3SIgDM<[24> 5=P <[A <�0+2 N�2?U 7+5=N�2a:V2aP <\LbAGN�D :;5gFeN�A � N�A'FH243�3�AGN���5J<[0X0+5Jdn0 �EA8DM<�5=P+d

� An5JP'< � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2 �

YP+5J<[56DMI=IJK��&<[0+2f��- � � � � �� ��D > 5=dG5=<ODMI�3�5JdnPEDMI � N[A'Fe243[3SAGN �Y� �') � � DG3 3S2RIJ24Fe<[24>,Dn3 <[0+2

:V56FeN[A � N[A'Fe243�3�AGNTLbAnN���������1A�DMN�> �"��- � � ��� �� FaD4P 2 � 24Fe7+<[2�� -. "$T��)1� ��5J<�0Xj � -.��FHIJA'F � � � � � �" � FH2 � <TLbAnN1DLb2�� 5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnP@<[0EDM<�<OD���2 � FeK+FHIJ243&24DGFO0 �G<[0+2�5JP]3S<�N[7EFe<[5JAGP]3iA4L&<[0+2��- � � ��� ��X2 � 2?Fe7+<�2�5JP,j FeIJA'F �XFeK^FeIJ2 �1�10+5g33�5J: � IJ5`_]243 <[0+2 FeAn: � 5=IJ2aN ! 3"<�5=:;5JP+dBD4PEDMI=K+3�563 ���P+AG<[0+2aN"N[24DG3�AGP LbAGN�3�2aIJ24FH<�5JP^d���- � � ��� ���� DG3"<�0^2�D?QnD45JI6D49+5JI=5J<�K�A4L < ��A 3S2 � DMNOD4<�2�:;2R:;AGN[K9^7E3S243 AGP <[0+2f��- � � � � �� ����0+56FO0 FeAn7+I6>,0EDaQ�2X3�5J: � I=5`_E2?> <[0+2;5JP'<�2RNSL DGFH2;<�A.<[0+2f3S0ED4N�24>

Page 36: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

:V2a:;AGN[K �f� 2 � DG3 YPE3�<�N[7+:;2aP'<O3 � N�AG:V563S2?> <�A�> AnPEDM<[2f��- � � � � ���F 0+5 � 3�9^7+<cP+AnP+2X0EDaQ�2D4N�N[5JQ�24>;<�AB>^DM<�2 �E3SA �12 0EDG>X<�A I=A�A �;LbAGN�AG<[0+2aN � N[A'Fe243�3�AGN�3��

YP@<[0+2�:;24D4P <[5J:;2 ����0+5JI=2��1AnN �'5JP+dCAGP;<[0+2�9ED4N�N�5=2aN1:V24F 0]DMP+5g3S:V3 LbAGN�<�0+2c������ 3�K+3�<�2a:

� > 243[FeN�5=9 2?> 5=P;3�24Fe<�5=AGP � m � m D4PE>� ��� ���12�> 5g3�FeA4Q�2aN[24>cP+2��!2 � Fe5=2aP <ZDMP]>;3S5=: � IJ2�0EDMN�> ��D4N�2

5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGPE3 LbAnN�> K'PEDM:;5gFT9ED4N�N�5=2aN\3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP �"��N�5=dG5=PEDMI=IJK���21Dn3�3�7+:;24>�<�0]DM<"<[0+2

������!��K+3�<�2a: �1AG7^I6>�7]3S2�D�3S<�DM<[56F 9]DMN�N[5J2aN&:V24F 0]DMP+5g3S: <�0ED4<"FaD4P 3�7 � � AGN[<"AGP+I=K AGP+2�9EDMN[N�5J2RN

3�<�N[24DM: �Z�A��12aQ�2RN����12���AG7+Ig>@9E2CDM9+I=2�<�A 7E3�2 <�0+2�P^2�� > K'PEDM:;5gF 9]DMN�N[5J2aN�5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnPE3

<[0EDM<V3S7 � � AGN�<B:B7+IJ<[5 � I=2 5JPE> 2 � 2RPE> 2aP'<c9ED4N�N[5J2aN 3S<�N[24DM: 3��,�10'7E3 �13 � DGFe2f3�0EDMN[5JP+d ��AG7+Ig> 9E2

� A83�3S5=9+IJ2 �

�10+2 Fe7^N�N�2RP < F 0+An56Fe2�AML����������1A�D4NO>;:;5gFeN�A � N�A'Fe2?3�3SAnN��^��-.��! 3��: � l��nm�� �+563 � DMN�<[56D4IJIJK9]DG3S2?>@7 � AGPX<�0^2�> AnPEDM<[5JAnPE3 �12�N�24FH2a5JQ�24>�LbN�An: ��-.� � �10^2��: � l��nm�� 563�Dc�� ��+� � N[A'Fe243[3SAGN

<[0EDM<CFaD4P 2 � 24FH7+<�2 ���W-. Z$T��)1�fD4<�� �W-.�� � � �� �C�10+2@5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP.2 � 24Fe7+<[5JAGP.<[5J:;2?3 LbAGN��: � l �Gm�� D4N�2�P+AG<�DG3"<[5JdG0'<�I=Kc9EAG7^PE>@Dn3"5JPV��- � � � � �� �1��A ��2aQ�2aN �GD4P@5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnP <�5J:V5JP+d5g3�3S<[5JIJI&N[2aI6D4<�5=Q�2aIJK � N�24>'56Fe<�DM9+I=2 �

� :XD���AnNCDG> QnDMP'<OD4dG2fAML�<�0+2X��: � l �Gm��X563c<[0+2XDaQnDM5JIgDM9+5=IJ5=<SK.A4L W7E3S2RNB> 2e_EP+2?>,3S5=dGPED4I63��0^56FO0.DMN[2 FeAnP <[N�AnIJIJ2?> 9'K 9^5J<O3 j�����j �;AML�D@I=A�Dn>WAGN 3�<�AGN[2c5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnP ���10+243S2C7E3S2RN > 2e_EP^24>3�5JdnPEDMIg3 FaDMP 9E2X7E3S24>,<[A�FeAGPE3�<�N[7EFe<cP^2�� 5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnPE3�LbAnNBDW9EDMN[N�5=2aNc0ED4NO> � DMN[2 5=P <[2aNSL DnFe2��

<[0 7]3@9+N�5=P+dG5=P+d�:;AGN[2 A4LC<�0+2XLb7+PEFe<[5JAGP]DMIJ5=<�K,AML D*������)(P+A'> 2.<[A,<�0^2 ���������1A�D4NO> � �

3�IJ5=dG0'< 0^5J<OFO0 5JP 7]3S5JP^d�<[0+2��: � l �Gm ��D4N�5g3S243TLbN�An: <�0+2�3�2 � D4NODM<[2�>^DM<ODCDMPE>B5JPE3�<�N�7]Fe<�5=AGP 9+7E3�243

<[0EDM< Lb2a<OFO0�>+D4<ODXDMPE>�5JPE3�<�N�7]Fe<�5=AGPWLbN�An: 3S2 � DMNOD4<�2;:V2a:;AGN[5J2R3 �E9+7+<C3S0]DMN�2VDX3S5=P+dGI=2;Dn>+> N�2?3�3

9^7E3����10+5631N[24U�7+5JN[243�DG>+>'5J<�5=AGPED4I&9+7 ��2aN�3 LbAnN�:;2a:;AnN�K 5JP'<�2RNSL DGFH5JP+d �

� m � � ��������! 3���D4<OD ��An:;:B7+P+56FRDM<�5=AGP �n��K'PEF 0^N�AGP^5�RDM<�5=AGPX��DMN�>

�PBDG>^> 5J<[5JAGP]DMI � IJ7^d �b5JPVFaDMN�> 5g3i7]3S24> 9 K 2?DGFO0 0+A�3�<�FeAn: � 7+<[2aNTLbAGN�>+D4<ODCFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP

9E2a< ��2a2aP <�0+2fFeAn: � 7+<�DM<[5JAGP�P+A'> 243 AML�> 5 ��2aN[2aP'< 0+A�3�<O3�� �10^563 P+2a< �1AnN ��FaDMP DMIg3SA�9E2 7]3S24>

<[A <�N�DMPE3YLb2aN�9EDMN[N�5=2aN1:XDn3 �VDMPE>;9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;5JP'LbAGN�: DM<�5=AGPB9E2a< �12a2aPV<�0+2 )��31AML

<[0+2c�������/3SK^3S<[2a: �\ Y<�FaD4PXDMIg3SA 9E2�7E3�24>@LbAGN�FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5`AnP 9E2a< �12a2aPV)��319 2RIJAGP^dG5JP^d <�A

3�2 � D4NODM<[2@���������1A8DMNO>^3 �+9+7+<�0+An7E3S24>X5JPX<�0^2c3[DM:;2�0+A�3�<�FeAn: � 7+<[2aN �

Page 37: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� m

�7+2�<[A IJAnP+dB> 2aIgD?K^3"5JP'Q�AGI=Q�24>c5JPX<�N�DMPE3�:;563[3S5=AGPBAMLi>+DM<�Dc<�0+N[AG7+dn0.FeA � � 2aN�FaD49+IJ2?3 � 5=< � DG3

� N�A � A83S24> <�0ED4<BD _E9E2aN �bA � <[56F;IJ5=P���3S0^AG7+Ig>*9E2;7E3�24> LbAGNB>+D4<OD.FeAn:;:@7^P+56FaD4<�5 AGP �W%�3�2;AML�D

_]9 2RN�IJ5=P��fDMI63�AXN�24> 7]Fe243�<�0+2 IgDM<�2RPEFeKXAML�9ED4N�N�5=2aN�0EDMN�> ��D4N�2 ��0+2aP.9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

5g3 � 2aN�LbAGN�:V24>@DnFeN�A83�31:B7+IJ<[5 � I=2�0+A�3�<�FeAG: � 7+<�2aN�3��Z�A��12aQ�2aN �M_E9E2aN�A � <[56F�IJ5JP � N�243�7+IJ<�3 5JPBP+2��

>'243S5=dGP � N�AG9^IJ2a:X3 �"�10+2CFeAnPEFe2 � <�7ED4I\> 243S5=dGPXAMLi<�0+5g3�FaDMN�> 5g31P+AG<�K�2a<�_EPEDMI �

� m � m "Q�AGIJ7^<�5JAnPXAML���D4N�N�5=2aN�8K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPf-W24FO0ED4P+563�: 5=P ������(��K^3S<[2a:

��3�:;2aP'<�5=AGP+24>X24DMN[IJ5=2aN�� <[0+2X������ 3SK^3S<�2R: 563�9EDG3�24> AnP <[0+2;>'243S5=dGP FeAnPEFe2 � <O3�AML�<[0+2

�����) : DGFO0+5JP+2 �a<�0+2aN[2eLbAGN[2�0EDMN�> ��D4N�2�9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP 5g3"D���2aK�Lb24DM<[7+N�2�A4L"�������

3�K+3�<�2a: �"�10+2�0]DMNO> ��DMN[2�9ED4N�N�5=2aN�:;24FO0EDMP^563S: 563"7E3�24>@9'K@<[0+2������� 3�K+3�<�2a:(LbAnN�2 � 24Fe7+<[5JAGPA4L"_EP+2 � dnNODM5=P.-. �-.� FeA'>'243D4PE> LbAnN�2 � Fe5J2aP'<12R:@7+IgDM<[5JAGPBAML��' �-.�/DMPE> � $& Y� FHA'> 243��

��5JP]Fe2�<�0+2�5=PEFe2 � <[5JAnPcAML�<[0+2������� � N[A���24Fe< �MdnN�24D4< � N�AGdnN�243[3T0EDn3i9E2a2RP :XDG> 2�5=P 2 �XFH5J2aP'<D4PE>.FeA83S< �b2 ��24Fe<[5JQ�2�5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGPE3�AML�0]DMNO> ��DMN[2c9ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP ���10^2@�������

� N�A���24FH<0EDn3 9E2a2RPW<�0^2 > N[5JQ'5JP+dcLbAnNOFe2C9 2R0+5JPE>XD4IJI\<�0+243�2 2 ��AGN�<�3�����<�DMN�<[5JP+d ��5J<[0.D :XDGFO0+5=P+2����5g> 2�3�<OD4<�56F�9EDMN[N�5=2aNT5=: � I=2a:@2RP <�DM<�5=AGP � �12�0EDaQ�2 � N�AGdnN�243[3S24>c<[A�D�> K P]DM:;5gFaDMI=IJK � DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2

>'K PED4:;56F�9ED4N�N�5=2aN1:V24F 0]DMP+5g3S: ����0+56FO0B5JP;<[7+N�PX0EDn31IJ24> <�A <[0+2 > 243�5JdnPWD4PE>@5=: � IJ2R:;2eP'<OD4<�5=AGP

A4L�<�0^2c)���)�����V3SK^3S<[2a: �

� <�<�0+2V3S<�DMN�<CAML�<[0+2 ������ )"N�A���24FH<��T<[0+2BAGP+I=KWLb24DG3�5J9+I=2@5=: � IJ2R:@2HP <�DM<[5JAGP]3 A4L�9EDMN[N�5J2RN

:V24F 0]DMP+5g3S: �12RN�2�<�0+2�AnP+243 � N[A � A�3�24>c5JP � � ��9 K�-.DM<[<�0+2 �*��! ��2a2HLb2 �&�10+2 Fe2aP'<�NOD4IJ5�a24>�9EDMN[N�5J2RN

� N�A'Fe243[3SAnN�D4PE> 7E3�2 AMLiD Fe2aP'<�NOD4I&U�7+2a7+2�AGN�DG3[3SA'Fe5gDM<[5JQ�2 :;2a:;AnN�K ��DG31P^AG<�FeAG: � DM<�5=9+IJ2 ��5J<[0

<[0+2 > 5g3S<[N�5J9^7+<�24>BDMP]>;3�FaD4I6D49+IJ2�> 243�5JdGPVAMLZD ������ 3SK^3S<[2a: �"�12?3S56>'243 ��DCFe2aP'<�N�DMIJ5�a24> FeAnP <[N�AnI

7^P+5J<;N[24U�7+5JN[243@>'5 ��2aN�2RP <B0EDMN�> ��D4N�2.LbAGNX>'5 ��2aN�2RP <BP 7^:@9E2aN�3cAML � N�A'Fe243[3S5=P+d,2aI=2a:;2aP'<O3 5JP D

� DMNOD4IJI=2aIE3SK^3S<[2a: �\��>+>'5J<�5=AGPED4IJI=K��G<�0^2�:XDG3 �+3 LbAnN�D � N[AGdGN�DM: D4N�2�FeAG: � 7+<�24> D4<�FeAG: � 5JIJ2 � <[5J:B2

D4PE>,2aPEU�7+2a7+2?> 9E2eLbAnN�2B2 � 2?Fe7+<�5=P+dX<�0+2 � N[AGdGN�DM: �f � 2?Fe7+<�5=AGP�AML�:B7+IJ<[5 � I=2 � N�AndGNOD4:X3�AnP D

dnN�An7 � AML�)��3&N�24U�7+5JN[243 :;2aN[dG5=P+d1A4LE9EDMN[N�5=2aN\3S<[N�24D4:X3 LbN�An:/> 5 ��2aN[2aP'< � N�AndGNOD4:/9 2HLbAGN�2 3S<�DMN�5=P+d

<[0+2c2 � 24FH7+<�5=AGPXAML�D4P K � N[AGdnNODM: ���PEFe2c<[0+2c9]DMN�N[5J2aN�: DG3 �^3�DMN[2c2aP]U 7+2R7+24>WD4PE>WD � N�AndGNOD4:

3�<OD4N�<O3 2 � 24Fe7+<[5JP+d ��� � � � � N[AGdnNODM: FaD4P 9E2V3S<OD4N�<[24> AGP.LbN�2R2;)��3���5J<�0^AG7+< 3S<�A � � 5=P+dW<[0+2

��0^AGIJ2 : DGFO0+5JP+2 ���10+563�563�0+5=dG0+I=K 7^PE> 243�5JNOD49+IJ2C5JPkD ������� 3SK^3S<�2R: ��5=<�0fI6DMN[dG2CP 7+:B9E2aN�AML

)��3����10^2aN�2eLbAnN�2��4:B7EF 0�AML�<�0+2�2 ��AGN[< � DG3"> 5=N�24FH<�24>�<�A�� DMNO>^3"DMP 5=: � IJ2R:@2HP <�DM<[5JAGP ��0+56FO0CFaDMP

Page 38: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

9E2X>'563S<[N�5=9+7+<�2?>.DGFeN[A�3�3 :@7^IJ<�5 � IJ2 0+A83S<CFeAn: � 7+<[2aNO3�D4PE> K�2a<�FeAG7+Ig> 9E2VFeAGP^P+24Fe<[24>W<�AndG2a<[0+2aN

<[A;3[FaDMI=2 7 � <�0+2C3SK^3S<[2a: ��5=<�0+An7+<�D4P KV:;A'> 5`_ FaDM<[5JAGPV<�AB0EDMN�> ��D4N�2 >'243S5=dGP �

�10+2B9EDMN[N�5J2RN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�:;24FO0EDMP+5g3S: LbAnN ������ 3S<�DMN[<�24> ��5J<[0,D � � �� � �� � � 5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGP;A4L�D � � � �� � ����� � ���10+2C9EDMN[N�5=2aN0]DMNO> ��DMN[2 5JPf<�0+5g3FaDn3S2 ��DG3�3S5J: � IJKVDMP

����� <[N�2a2BFHAGP+P+2?Fe<�24>W<[AX9EDMN[N�5J2RN�N�24U�7+243�<O3LbN�An: DMI=I"<�0+2B)��3�5=P.<�0+2B:XDnF 0+5=P+2C3S5=:;5JIgDMN�<�A

�17^N�N�An7+dG0 ! 3 "-.) � ��� � �(9ED4N�N�5=2aN 3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP.5g3�DGFO0+5=2aQ�24> 9'K � 2aN�LbAGN[:;5JP+d D $T� ���

A � 2aNOD4<�5JAnP LbN[AG: D 3 � 24Fe5 _�F�DG>^> N�243[3�3 � DnFe2�<[A 5JPE> 5gFaDM<[2 D�9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP;N�24U�7+243�< �

�10^56319ED4N�N�5=2aN1N[24U�7+243S< 3S5=dGPED4I 5631N[AG7+<[24>@<[A <�0+2 �����#<�N[2a2��'DMP]> <[0+2 AG7+< � 7+<1LbN[AG: <�0+2 �����

<[N�2a2�5g3 7]3S24>c<[ALbAGN�Fe2�D � N[A'Fe243�3�AGN�<�A ��DM5=<TLbAGNZ<�0+2 FeAG: � IJ2a<[5JAGP A4L 9]DMN�N[5J2aN �"�10+5g3 ��Dn3T<�2RN�:;24>

<[0+2���� � � � � � $���� ! ������� � � �� ��� � � �;�10+2V3S24U�7+2aP]Fe2 AML A � 2aNOD4<�5=AGPE3 5JP'Q�AGIJQ�2?> 5JP�D

9]DMN�N[5J2aN�D4N�2 �

j ��� )� :XDMN�+3�5J<O3�2aI`L � N�243�2aP < DM<�D 9EDMN[N�5=2aN19'KX3S5=: � I=KcN�2HLb2aN�2aP]Fe5JP+d D 3 � 24Fe5 _�F:;2R:;AGN[K

N�2adn5JAGP �W�10+2 DG>+> N[243�3C> 24FeA'>'2;IJAndG56F AML�<[0+2X)�/> 24FeA'>'243�<[0+563 DG3 DX9EDMN[N�5=2aN N�24U�7+243�<

DMPE>f3S2aPE>^3D;j <�AB<�0+2 9ED4N�N[5J2aN������#d�D4<�2 �

� ���10+243S2 9+5=<O3"LbN�AG: DMIJI�<�0+2�) �3�D4N�2C�����2?>@<�AndG2a<[0+2aN ���10^2�N[2a<�7^N�P;9+5=< LbN[AG: <[0+2�d�D4<�2

563c7E3�24>*<[A.5JPE3�2aN�< � DM5J<B3�<OD4<�243 5JP <�0^2 :V2a:;AGN[K.FeK^FeI=2 �,� N[2a<�7^N�P QnDMIJ7^2 A4L��WLbN�AG:<�0+2C����� d�DM<[2 5JPE> 5gFaDM<[243 <[0EDM<�D4IJI�<�0+2 )��310EDaQ�2�P+An<�N�24DnF 0^24>@<�0^2�9]DMN�N[5J2aN �+DcN[2a<�7+N[P

QGD4IJ7+2 A4L�j�5=PE> 5gFaDM<[2431FeAn: � I=2a<�5=AGPBAML�<[0+2 9EDMN[N�5J2RN �

����3@3�A�AGP Dn3 <[0+2XQGD4IJ7+2XA4L <�0+2k����� 9E24FHAG:;243;j ��DMI=I�<�0+2 � N[A'Fe243[3SAGN�3;DMN[2XN�2aI=24DG3�24>

LbN�AG: <[0+2a5JN�:V2a:;AGN[K ��D45J<O3 �1�10^2aN�2eLbAnN�2��ED4IJI&<[0+2 )��3 <[2aN�:V5JPED4<�2�<�0+2C9EDMN[N�5J2RN�N�24U�7+243�<

3S5J:B7+I=<ODMP^2aAG7E3�IJK��'D4PE> 2 � 24Fe7^<�2�<[0+2a5JN�P+2 � <�5JPE3�<�N[7EFe<�5=AGPX5JPX7+P^563SAnP �

�2 � <����12XN�24D4IJ5�a24> <[0EDM<BD � � � � � � ��� � � �� �� ��� � � FeAG7^I6>,9E2W5J: � IJ2a:B2HP <[24>W9 K

N[2 � I=56FaD4<�5JP^dW<�0^2;9EDMN[N�5=2aNc<[N�2a2X>'243�FeN[5J9E24> 5=P � j ��D4< 24DGFO0,)� DMPE>,9'K ��2a2 � 5JP+df<�0+2V9EDMN[N�5J2RN

: DG3 �^31FHAG: � 7^<�24>BDM< FeAG: � 5JIJ2�<[5J:;2�5=P;<�0^2�IJA'FaD4I :;2R:;AGN[K�A4L�D4IJIE<�0^2 )� 3 �1�10^2 � 7+N � A83S2 AML

<[0+5631<[N�2a2�5631<[A > 2R<�2aN[:;5JP+2���0^2a<�0+2RN1<�0^2 � N�A'Fe243[3SAnN�5J<15g31Dn3�3SA'FH56DM<[24> ��5=<�0;P^2a24>+3�<�A ��D45J<�LbAGN

<[0+2B9EDMN[N�5J2RN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP.<�AfFeAn: � I=2a<�2 ���10+2 � N�A'Fe2?3�3SAnN P+2a24>+3�<[A���D45J< 5`L DMP]> AnP+IJKf5`L

D4<1I=24DG3�< AnP+2 � N�A'Fe2?3�3SAnN�5J<�3�0+AG7^I6>;3�K PEFO0+N[AGP+5�a2���5J<[0@0EDn3 P+An<1P+An<�5 _E24> <�0+5g3 � N�A'Fe243[3SAnN�! 3�<�N[2a2

Page 39: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

<[0EDM<B5J<C563���DM5=<�5=P+d ���10+563c<[24F 0^P+56U�7+2B2aIJ5=:;5JPED4<�243�<�0+2;9]DMN�N[5J2aN � N�A'Fe243[3SAnN;D4PE>,<�0+2XFH2aP <[NOD4I

9]DMN�N[5J2aN U 7+2R7+2.AGNXDn3�3�A'Fe56D4<�5JQ�2.:V2a:;AGN[K,N�2?U 7+5=N�24> 9 K > K'PED4:;56FX9EDMN[N�5J2RN@5=: � IJ2R:;2eP'<OD4<�5=AGP

>'243�FeN[5J9E24>;5JP � j�� � � YP <[0+56315=: � I=2a:@2RP <�DM<�5=AGP �n24DGFO0.)�*5=P.D dGN[AG7 � AML�)��3 � )� <�0+N[AG7+dn0�) �� ��2 � 24Fe7+<[5JP+d

D � DMN�DMI=IJ2aI � N�AGdnNOD4: ��2a2 � 3"<�0+2�9EDMN[N�5=2aN":XDn3 �^3 Dn3�3�A'Fe56D4<�24> ��5=<�0B<�0ED4< � N[AGdnNODM: ��5J<[0+5JP <[0+2a5=N

A���P.I=A'FaDMI\:;2a:;AnN�K ���10+2 ) �3���0^56FO0.DMN[2cP+An< � D4N�<�A4L1<[0+2 � DMNOD4IJI=2aI � N�AndGN�DM: DMN[2c:XDn3 ��24>

A �.5=P@<[0+29]DMN�N[5J2aN�:XDn3 �^3"AMLZ)� <�0^N�AG7^dG0f)��� ���10^2aN�2eLbAnN�2���P+2 � � N[AGdGN�DM:X3�FaDMPV9 2�3S<�DMN[<�24>

AnP <�0+2;5g> IJ2 � N�A'Fe2?3�3SAnNO3 ��5=<�0+An7+< 5JP'<�2aN[N�7 � <�5JP^dW<�0^2 � N�AndGN�DM:X3CDMIJN[24DG>'K,2 � 24Fe7+<[5JP+dXAGP <[0+2

3�K+3�<�2a: �

�10+2�0EDMN�> ��D4N�2 ��0+56FO0@5g3"N�2 � I=56FaD4<�24>CDM<�24DGFO0B)� 5g3�3S5J: � IJKCDMPX��� � �����!<�N[2a2�DG3�3S0+A���P

5=Pf T5Jdn7+N�2� � m �

PEk B0PE(0) Barrier Active

PEk B1PE(1) Barrier Active

PEk Bn-1PE(n-1) Barrier Active

To PEk WaitControl

T5=dG7+N[2� � m �K'PEDM:V56F���D4N�N�5=2aN�-W2?F 0ED4P+563�: LbAnN�)���

�10+563\P+2�� 9]DMN�N[5J2aNi3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP@:V2a<�0+A'> 7E3S2?3 D�:;A'>'5`_E24>c2 � <[2aPE> 24> �Y$T����� 9EDMN[N�5J2RN

:V24F 0]DMP+5g3S: � YP�D dn2aP+2aN�DMI�5J: � IJ2a:B2HP <�DM<�5=AGP ��D.jBDM< <�0+2B:;A83S< 3�5JdGP^5`_�FaD4P <CDn>+> N�2?3�3�9+5J< 5g3

7]3S24>X<�A 5JP]> 56FaD4<�2 Dc9]DMN�N[5J2aN�N[24U�7+243S< DMPE>X<�0+2�N�243�<�AML�<[0+2 DG>^> N�243[3 9^5J<O3�D4N�2 7E3�24>XDG3 � ��� � �� � � � � �� � <[AB3 � 24Fe5 LbK;<�0^2c)��3���5J<�0 ��0+5gF 0 D@)� ��D4P <�31<�AV3SK'PEFO0+N�AnP+5�a2 �

�10+2C3S24U�7+2aP]Fe2�AMLiA � 2aNOD4<�5=AGPE31LbAGN�D 9EDMN[N�5=2aN�563 �

j ���P DMN�N�DaK,AML�9+5J<C:XDG3 �+3 563 ��2 � <�5=PE3S5g> 2;<[0+2 � N�AndGNOD4: :;2a:VAGN�KfAML�D � N�A'FH243�3�AGN LbAGN

<�0+2 3S2aN[5J2431A4L�9EDMN[N�5=2aNO3�N�24U�7+5=N�24>@5=P.D � N�AndGN�DM: ���10^2�9^5J< � A83S5=<�5JAnP.FeAnN�N[243 � AGP]> 5JP+dV<�A

Page 40: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

<�0+2 � N�A'Fe2?3�3SAnNO3���0+56FO0fDMN[2c2aPED49+IJ2?>VLbAnN�D 9ED4N�N�5=2aN�563�DXjCDMPE>;LbAGN�AG<�0^2aNO3�5J<�5g3�D � ���9EDMN[N�5J2RN�FeAG7+P'<�2RN�563�DMIg3SAB:XDM5=P <�DM5=P+24> 9 K;<[0+2 � N�A'FH243�3�AGN �

� ��� � N�A'Fe2?3�3SAnN15=PE> 2 � 243&5JP'<�A�9ED4N�N[5J2aN": DG3 �CD4N�NODaKBD4PE>cN�24Dn>+3"<�0+2�9]DMN�N[5J2aNZ:XDG3 ���MLbAnN�:X3\D9EDMN[N�5J2RN�DG>+> N[243�3���5J<[0fD;jcD4<�:;A�3�<�3S5=dGP+5 _�FaD4P <�Dn>+> N�2?3�3�9+5J< �+DMP]> � 2aNSLbAnN�:X3�D@$T� ���

A � 2aNOD4<�5=AGP �

���10+2 Dn>+> N�2?3�3�> 2?FeA'> 2 FH5JNOFH7+5J<[N�KBAML�<[0+2 � N[A'Fe243[3SAGN�> 24FeA'> 2?3 <[0+2CDG>+> N[243�3�DG3<[0+2 � N�243 �

2aPEFe2�AML\<[0+563 � N[A'Fe243�3�AGN DM<1<[0+2�9EDMN[N�5J2RN��'DMPE>V3S2aPE>^3 <�0^563"AGP+2�9+5=< A4L\5JP LbAnN�:XD4<�5=AGP <�A DMI=I

<�0+2 AG<[0+2aN � N�A'FH243�3�AGNO3�5JPX<[0+2C3SK^3S<�2R: �

� ���10+2 9EDMN[N�5J2RN1IJAndG5gFAMLZ<�0+2 � N[A'Fe243[3SAGN�D4I63�A dG2a<�31<�0+2 � N[243S2aP]Fe2�� DM< �b9ED4N�N�5=2aN19^5J<O3"LbN�An: DMI=I

<�0+2�An<�0+2RN � N�A'Fe2?3�3SAnNO3 �1�10+2�N�2a<[7+N�P;9^5J< LbN[AG: <�0+2�9EDMN[N�5J2RN1<�N[2a2�5g3 7E3�24>@<�A 5=PE3S2RN�< � DM5=<

3S<OD4<�243 ����N[2a<�7^N�PWQnD4IJ7+2 AML � LbN[AG: <�0+2CIJAndG56F�<[N�2a2 5JP]> 56FaD4<�2431<[0EDM<�DMI=IT<[0+2 � N�A'FH243�3�AGNO3

5JPEFeI=7E> 24>;5=P <[0+2c9]DMN�N[5J2aN � � N�A'FH243�3�AGNO3 ��5J<�0kFeAGN[N�243 � AGPE> 5=P+d;9ED4N�N[5J2aN�:XDn3 �;9^5J<O3�3�2a<�<�A

j ��0EDaQ�2�P^AG<�N�24DnF 0+2?> <[0+2 9EDMN[N�5=2aN�����0+5=IJ2CD N�2a<[7+N�PXQnDMI=7+2 AML�j�LbN�An: <[0+2 9EDMN[N�5=2aN�<�N[2a2

5JPE> 5gFaDM<[2431<�0^2cFHAG: � I=2a<�5=AGPBAML�Dc9]DMN�N[5J2aN �

m ���10+2 AG7+< � 7+<LbN[AG: <�0^2cIJAndG5gF�<�N[2a2 AML � N[A'Fe243�3�AGN�3���5=<�0f56> 2aP'<�5gFaDMI�:XDG3 �X9+5J<�3 9E24FeAn:;243

j D?Lb<[2aN�<�0^2 DMN[N�5=QGD4I"AML�IgDG3S< � N[A'Fe243�3�AGNCDM<�<�0+2C9EDMN[N�5J2RN ���10^2aN�2eLbAnN��&D4IJI\<�0+2 � N�A'FH243�3�AGNO3

5JPfD dnN�An7 � N[243S7+:V2�<�0+2R5JN12 � 24FH7+<�5=AGPX3�5J:B7+IJ<�DMP+2aAn7E3SI=K �

� ��� Lb<�2aN�N[2a<�7^N�P+5=P+dcLbN�An: 9EDMN[N�5=2aN��'<�0+2C)� 5JPEFHN�2a:;2RP <�3T5J<�3 9ED4N�N[5J2aN FeAG7+P'<�2RN �

+AGN <�0+2;��������1A8DMN�> <�0ED4< 563�9EDG3�24>.7 � AGP �: � l��nm�� � ��2;FRDMP�> 2e_EP+2VD;P+2�� 9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 5JPE3�<�N�7]Fe<�5=AGP � D�:;A'> 5`_]24>c$T����� ����0^56FO0 7+<�5=IJ5�R243 <�0+2�7E3S2RN�> 2e_EP^24> 3S5=dGPED4I63

<[Acdn2aP+2aN�DM<�2�D�9]DMN�N[5J2aN�N[24U 7^243S< � 0^A ��2aQ�2aN �G<�0+2�DG>^> N�243[3 I=5JP+243ZDMN�2�3S<�5=IJI+7]3S24>BDG3�9EDMN[N�5J2RN : DG3 �

9^5J<O3 �

�10+563&5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP�A4Lh> K P]DM:;5gFT9EDMN[N�5=2aNT0]DMNO> ��DMN[212aI=5J:;5=PEDM<[24><[0+219ED4N�N[5J2aN � N[A'Fe243[3SAGN

D4PE>WDn3�3�A'Fe56D4<�5JQ�2 :;2R:;AGN[K DM<�<�0^2cFHA�3S<�A4L"0^5JdG0^2aN���5JN[5JP+dBFeAn: � I=2 � 5=<�K �&�10+2aN[2���DG31AnP+IJKVAGP+2An7+< � 7+<cLbN�An: )� <�Af9EDMN[N�5=2aN � N[A'Fe243[3SAGNVDMP]> AnP+2;5=P � 7+< LbN�AG: 9EDMN[N�5J2RN � N[A'Fe243�3�AGN <[A.24DGFO0

)� 5=P <[0+2C> K'PEDM:;5gF9ED4N�N�5=2aN�5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP � N�2?3S2aP'<�24>;9'K;-.D4<�<[0+2��(��! ��2a2HLb2 � j�� � ���17^<

Page 41: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� l

P^A ����<�0+2 9ED4N�N[5J2aN�<�N[2a2c5g3 N[2 � IJ5gFaDM<[24>WD4<�24DnF 0k) ���DMPE>W<[0+2aN[2 DMN[2�� ��5JN[243�FeAG:;5=P+dB<�A;<[0+2

9]DMN�N[5J2aN�I=AGdn56F ���A���2aQ�2aN��n24DGFO0f) 3S2aP]>+3 � � � � � � � ��� � � <[ABDMI=I <�0^2�An<�0+2RN�) �3 �+<�0+2aN[2eLbAGN[2<[0+2���5JN[5JP+dBFeAn: � I=2 � 5=<�KcAMLi<�0+5g315J: � I=2a:B2aP <�DM<[5JAGP 5g3�� � � � �

�10+2B563�3�7+2;A4L�2 �XFH5J2aP'<�I=K � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dkD dGN[AG7 � A4L�) �3C> K P]DM:;5gFaDMI=IJKXAGP,<[0+2;9EDn3S5g3�AML

2RQGD4IJ7ED4<�5=AGP AMLh3�AG:;2 � DMN�DMIJI=2aI^FeAGPE>'5J<�5=AGPED4IE3S<�DM<[2a:;2aP'<&N�2a: DM5JP^24>�7+P+N�2?3SAGI=Q�24> �\��3T:V2aP <[5JAnP+24>

2?DMN�I=5J2aN �'D � A83�3�5J9+I=2c3�AGI=7+<�5=AGP;5g3 <�A 7]3S2�<[0+2C>+DM<�D FeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGP P+2a< ��AGN �B<�ACd�D4<�0+2aN�5=P LbAGN�

: DM<�5=AGP�DM9EAG7^< FeAnPE> 5J<[5JAnPEDMI�2aQnDMI=7EDM<[5JAnP LbN[AG: DMIJIZ<�0+2V)� 3 5JP�<�0+2B9ED4N�N�5=2aN dGN[AG7 � D4PE>.7E3S2

<[0+563�5JP LbAnN�:XD4<�5JAnPW<[AX> 2aN[5JQ�2 DBP+2��/9EDMN[N�5=2aN: DG3 � � �10+5g3A � 2aN�DM<�5=AGP.0EDn3�� � � ��I6D4<�2aP]FeKfDG3

FHAG: � D4N�24>�<[A�<�0+2�FeAnPE3S<�DMP'<"I6D4<�2aP]FeK�AML]9EDMN[N�5J2RN\3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP �"��A ��2aQ�2aN � �12 > A�P+AG<\0EDaQ�2

<[0+2 � N[AG9+I=2a: AML�2aPEU�7+2a7^5JP+dX<�0^2;P+2�� :XDn3 �^3 FaDMIgFe7+I6D4<�24> �X�IJI�<�0^2X)� 3���2a2 � <�0+2V9EDMN[N�5J2RN

: DG3 �^3�5JP,<[0+2a5=N�A���P,:V2a:;AGN[K���DMPE> <[0+2aN[2eLbAGN[2;FaD4P,7 � >+D4<�2;<[0+2a5JN 9ED4N�N[5J2aN :XDn3 �^3���5=<�0+An7+<

D4P K � N[AG9+I=2a: �

�IJ<[0+AG7^dG0 � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dVFaDMP.9E2 � 2RNSLbAGN[:;24>;7E3�5JP+dB<�0+2 >+DM<�DXFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP;P+2R< ��AGN���

<[0+563c:V24F 0]DMP+5g3S: >'A�243cP+AG<B3�7 � � AGN[< <�0+2V2aP+I6D4N�dn5JP+d.A4L � DMN[<�5J<[5JAnP+24> 3S7+9^dGN�An7 � 3 � N[24FeAG:B9+5��

P]DM<�5=AGP�AML 3S7^9+dGN[AG7 � 3 � �;��P+IJKXAnP+2B3S5=dGPED4I 5g3�3S2RP <�<�AXAG<[0+2aN )��3�9 KfDX)� <[AX5JPE> 5gFaDM<[2c<[0+2

� N�243�2aPEFe2XAML�<�0^2W)� D4< <�0+2X9ED4N�N�5=2aN � � )�(>'A�243 P^AG<B5JPE> 5gFaDM<[2���0+5gF 0 )��3c5J<BDGFH<�7ED4IJIJK

� DMP'<O31<[A 3SK'PEFO0+N�AnP+5�R2���5J<�0 �� T5Jdn7+N�2 ����563�7E3S2?>@<�AC2 � � I6DM5=P@<[0+2 � N[AG9+I=2a: 5JPVN�24FeAn:@9^5JP+5=P+d

3�7+9+dnN�AG7 � 3���5J<[0X<�0+5g3 5=: � IJ2R:@2HP <�DM<[5JAGP �

PE0 PE1 PE2 PE3

BR1

BR2

BR3

BR4

T5=dG7+N[2� ��� )"N�An9+IJ2a: 5JPf� 2?FeAG:B9+5JP^5JP+d ��7+9^dGN�An7 � 3

Page 42: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

)� ���Y)� c2 � 24Fe7+<[2�DLb7+IJIE9ED4N�N�5=2aN�����j�D4PE>@<�0^2aP@N[2 � D4N�<�5=<�5=AGPE3"<�A LbAGN[: < ��AC3S7+9+dnN�An7 � 3 �

)� � DMP]> )��jLbAGN[: AnP+2�dnN�AG7 � ��0^5JIJ2�)� � DMPE>;)� �LbAGN[:X3"AG<[0+2aN1dnN�An7 � ���10+2�:XDn3 �^3 D4N�2<[0+2aN[2eLbAGN[2cD � � N[A � N[56DM<[2aIJKf3�2a< LbAnN<[0+2C)� 3�5JPf<�0+2 < �1AV3S7^9+dGN[AG7 � 3 ��) �BDMPE>f)� jC2 � 2?Fe7+<�2<[0+2�9ED4N�N[5J2aN ��� � DMP]> <[0+2aP;N[243S<[AGN[243 <[0+2aN�2�:XDn3 �cLbAGN�N�24FHAG:B9+5JP+5=P+d�9ED4N�N[5J2aN ��� � �")� � DMPE>)� WD4N�N[5JQ�2BDM<C��� �\DX3S7+9^dGN�An7 � 9ED4N�N[5J2aN �@��3�)� �XDMPE>�) �jVDMN�2 � DM5=<�5JP^d LbAnNC) � DMPE>)� WD4< <�0+2 9ED4N�N[5J2aN � An5JP'<��&<�0+2RK���5JI=I�3S2R2 <�0ED4<�<[0+2B)� � DMP]> )� ;0EDaQ�2 N�24DnF 0+2?>W9EDMN[N�5J2RND4PE>.0EDaQ�2cP+A;:V24F 0]DMP+5g3S: <[A;<�2aI=IT<[0EDM<�) � DMP]>.) X> A;P^AG<���D4P <�<[AX3SK'PEFO0+N�AnP+5�R2 ��5J<[0<[0+2a: DM<�<�0+5g3 � AG5=P < ��) � DMP]>@)��j���5JIJI^FeAn: � IJ2R<�21<[0+2�9ED4N�N�5=2aN������ DMP]> ��5=IJI'N�243�7+:;21<[0+2a5=N2 � 24FH7+<�5=AGP �'<�0'7E31N�24FHAG:B9+5JP+5=P+dc9]DMN�N[5J2aN ��� � ��5JI=I P+An<�9E2c2 � 24Fe7+<[24> � N[A � 2aN[IJKXD4PE>W)��3 ��5=IJI

dn2a<�AG7+<� A4L �Y3�K PEF �

��3c<�0^563c5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP�7E3S2?3 DG>+> N[243�3 IJ5=P+243c<[A�3 � 24Fe5 LbK,9EDMN[N�5=2aN :XDG3 �+3C> 7+N[5JP+d�9EDMN�

N[5J2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP �E<�0+2B3[FaDMIgDM9+5=IJ5J<�KX563[3S7+2 DMIg3SAfDMN[563S2?3 LbN�An: <�0^2 IJ5J:V5J<OD4<�5=AGPXAML DaQnDM5JIgDM9+I=2

Dn>+> N[243�3 � 5JP]3 � � AGPfD@��: � l �Gm�� � �

� � )"DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2 �K'PEDM:V56F���D4N�N�5=2aN�-W2?F 0ED4P+563�:

�10+2�U 7+2?3S<@LbAnN.D,:;AGN[2.2 � Fe5J2aP'<B9EDMN[N�5J2RN;:;24FO0EDMP^563S: LbAnN ���������1A�D4NO>!IJ24> <[A!D D

P^AMQ�2RI1D � � N[A�DGFO0 <�Af5J: � I=2a:B2aP < � � � ������� � ��� ������� � � � �� � � � � � � ����� � �� �� ��� � � 5=P

��Fe<[AG9E2aNfjalnl� � � � � � � � � m�� � �10+5g3 5=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5=AGP.LbAGN�: 3c<�0+2X9EDn3S563cLbAGNB<�0^2W)���)�����

>'243S5=dGP � N�243�2aP'<�24> 5JP!<�0^2WLbAGIJI=A���5JP+d FO0ED � <�2aN�3�� �10+2aN[2eLbAGN[2���<�0+5g3;3S24FH<�5JAnP � N�2?3S2aP'<O3B3SAn:;2

� � � � � LbN[AG: � � ���&<[ABFeAGP'Q�2aKB<�0+2���2aKVFeAGP]Fe2 � <�31AML�<[0+5631P+2 �#:;2?F 0ED4P+563�: �

� � �Jj ��DMN[N�5J2RN��NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2

�10+563 � DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2�> K'PEDM:;5gF 9ED4N�N[5J2aN":V24F 0]DMP+5g3S:/D4I63SA 7E3�243�DMPB2 � <�2aPE>'24> � $T����� A � 2aN�

D4<�5=AGP;<[A � 2aNSLbAnN�: 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP ���10+2�DG>+>'N�243[31N�2eLb2aN[2aPEFe2?>c9 K <[0+2�$T� ���#:B7E3S<

9E2�> 2?FeA'> 24> Dn3"D9ED4N�N�5=2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP DMPE> D4IJI+N[2aIJ2RQGD4P <\3�5JdnPEDMIg3T:@7]3S<\9 2�D � � N[A � N[56DM<[2aIJK

IgDM<�F 0+2?> 9'KB<�0+2 � N[A'Fe243�3�AGN�LbAGN�<�0+2 9ED4N�N[5J2aN�IJAGdn56F ���10^2�P^2��#9]DMN�N[5J2aN�D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2�����0+5gF 0X5g3

N[2 � I=56FaD4<�24> LbAnN2?DGFO0 � N�A'Fe243[3SAnN��+563�>'2 � 56FH<�24>;5JP T5Jdn7+N�2� � �

Page 43: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

j

Bn-1 ... B0

Flag

PEk Wait

Flag Vector

PE0Flag

PE1Flag

PEn-1Flag

Barrier Mask

Barrier Wait (Load) Instruction Address Used

PEk Flag Output

Barrier Wait (Load) Instruction Data Read

from PE0 Bk

from PE1 Bk

...

B1

from PEn-1 Bk

...

(to Flag Vector)

...0 as above as above

... ...

T5=dG7+N[2� ��� )"D4N�<�5=<�5=AGPED49+IJ2C�K'PEDM:V56F���D4N�N�5=2aN�-W2?F 0ED4P+563�: LbAnN�)���

�10+2;I=AGdG5gF@<�N[2a2;5=P \5JdG7^N�2 ���;563cQ'5JN[<�7ED4IJI=K.56> 2aP'<�5gFaDMI�<[A� T5Jdn7+N�2 � m ���10+2;P+2�� DMN�

FO0+5=<�24Fe<[7+N�2 DMI63�A,2aI=5J:;5=PEDM<[243�<�0+2f9EDMN[N�5J2RN � N[A'Fe243[3SAGN DMPE> Fe2aP'<�NOD4I�9EDMN[N�5=2aN@: DG3 � U 7+2R7+2XAGN

Dn3�3�A'Fe56D4<�5JQ�2C:;2a:BAGN[K 9 K;N[2 � I=56FaD4<�5JP^dc<�0^2�9]DMN�N[5J2aN�<[N�2a2�LbAGN�24DGFO0 � N[A'Fe243�3�AGN �

�10+2W5=P <[2aN�2?3S<�5=P+d.< ��563�<@5g3 <[0EDM<B24DGFO0 A4L <�0^2 � N[A'Fe243�3�AGN�3 5g3 N[243 � AnPE3S5=9+IJ2fP+AG<BAGP+I=K,LbAGN

>'2a<�2aN[:;5JP^5JP+d���0+2RP@5=<T:XDaK � N[A'Fe2a24> � Dn3S<�<�0^2�9EDMN[N�5J2RN��G9+7^<1D4I63�ALbAGN�5JP'LbAGN�:V5JP+d�DMI=I <[0+2�AG<[0+2aN

� N�A'Fe243[3SAnNO3 5=P <�0ED4<�9EDMN[N�5J2RNT<[0EDM<�5J<Z563 � DM5J<[5JP+d �"�1An<�0 <�0^243S21Lb7+P]Fe<�5=AGPE3"D4N�2�DGFaFHAG: � I=563�0+24>�9 K

7]3S2�A4L\<�0+2�9EDMN[N�5=2aN1:XDn3 � � ��0+5gF 0B563"2 � <�N�DGFe<[24> LbN[AG: <�0+2�$T����� DG>^> N�243[3����10 7]3 � 5=PE3S<[24DG> AML

0]D?Q'5JP^d���7E3S<�AGP^2 AG7+< � 7+<�IJ5JP^2�LbN�An: 24DGFO0 � N[A'Fe243[3SAGN � <�0^2aN�2 563 � � � � � � � � � � � � � � �� AML<[0+2�AG<[0+2aN � N�A'Fe243[3SAnNO3"5JP <[0+2�:XDGFO0+5=P+2 � 5 � 2 ���eLbAnN � � N�A'FH243�3�AGNO3 � � � ��� ����5=N�5=P+d FeAn: � IJ2 � 5=<SK � �D4PE> 5=<�563�<�0+2 N[243 � AGP]3S5J9^5JIJ5=<�K@A4L�24DGFO0 � N�A'FH243�3�AGN�<�AV3S2a<�<[0+243S2 I=5JP+243�D � � N[A � N[56DM<[2aIJKBLbAGN�24DGFO0

9]DMN�N[5J2aN � �10+5g3�Lb2?DM<�7^N�2B563<[0+2 ��2aK LbAnN 2aP+I6D4N�dn5JP+dXFH7+N�N[2aP <�9EDMN[N�5J2RN�dnN�An7 � 3 � N[24FeAG:B9+5=PEDM<[5JAGP

Page 44: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

A4L�3S7+9^dGN�An7 � 3 � � ��0^56FO0 ��DG3 P+AG< � A�3[3S5=9+IJ2 ��5J<[0 <[0+2 9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0ED4P+563�: >'243�FeN[5J9E24>W5=P <[0+2

� N�2aQ'5JAn7E3�3S24FH<�5JAnP �

L�<�0+2 3S2a<�AML � N�A'FH243�3�AGNO3 � D4N�<[56Fe5 � DM<[5JP+dB5JPf24DGFO0W9ED4N�N[5J2aN�� DG3��'P+A���P�DM<�FeAG: � 5JIJ2�<�5J:V2��

AnNX> 5g> P+AG<XFO0ED4P+dG2k> 7+N�5=P+d,2 � 24Fe7^<�5JAnP ��<�0+2�D49 A4Q�2 � AnN�<[5JAGP AML�<�0+2.0ED4NO> � DMN[2 �1AG7^I6>*9E2

3�7�� Fe5J2aP'< � �A���2aQ�2aN���<[A!3S7 � � AGN�<f2aPEU�7+2a7+5=P+d AMLV> 5 ��2aN�2aP'<;9ED4N�N[5J2aNX:XDn3 �^3 �<[0+2�9EDMN[N�5J2RN

D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2kDMI63�A!FeAnPE3S<[N�7EFH<O3XD,N�2a<[7+N�P!QnDMI=7+2.LbAGNX<�0+2�$T� ��� ���10+2�QnDMI=7+2�$T�����2?> 5g3

5g> 2aP'<�5gFaDMI�<�AB<�0+2 9ED4N�N�5=2aN�DG>^> N�243[3 N[2eLb2aN[2aPEFe24>B5JPX<�0+2C$T����� �+2 � Fe2 � <�5JPX<�0ED4<<[0+2 � � �_E2aIg>5g3 LbAnNOFe2?> <�A �BDMPE>X<�0+2C9EDMN[N�5J2RN�:XDG3 �;563�N�2 � I6DGFH24>@9'K <[0+2 � � � 9+5J<�3 d8DM<�0^2aN�24>;LbN�An: DMI=IT<[0+2

� N�A'Fe243[3SAnNO3�� �10+563d8DM<[0+2aN�5=P+dX5635=: � I=2a:@2RP�<�24>@9'K.>'5JN�2?Fe<���5=N�5=P+d � �10'7E3 �h>+DM<�D 5g3d�D4<�0+2RN�24>

LbN[AG: DMI=I1<�0^2X)� 3 AGP 24DnF 0�9EDMN[N�5=2aN 3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP ��0+5gF 0,dn5JQ�243�<[0+2XFaD � DM9+5=IJ5=<SKfAML�IJA��

IgDM<[2aPEFeKV> K'PEDM:;5gF � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+d <[A <�0+5g3 5J: � IJ2a:B2aP'<OD4<�5JAnP AMLi> K'PEDM:;5gF19EDMN[N�5=2aN���5J<[0+AG7+<�D4P K

2 � <[2aN�PED4I\FeAG:V:@7+P^56FHDM<�5=AGPBP+2a< �1AnN � �� Af9E2a<�<[2aN 7+PE> 2aN�3S<�DMPE>,0+A�� <�0^563�9]DMN�N[5J2aNCD4NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2cLb7+PEFH<�5JAnPE3 �\5J< 563 7E3S2HLb7+I�<�A.>'2��

3[FeN�5=9E215JPC> 2R<ODM5=I�0+A�� 9]DMN�N[5J2aN\:XDn3 �^3 DMN[21:XD4P+5 � 7+I6D4<�24><[A � 2aN�LbAGN[: 2?DGFO0�A4LE<�0^2iLb7^PE>+DM:V2aP <�DMI

<�K � 2431AMLZ9EDMN[N�5=2aN�:XDMP^5 � 7+IgDM<[5JAGP]3��"�10^2�:VA�3S<�9EDG3�56F�9ED4N�N�5=2aN�A � 2aN�DM<[5JAGPf5631<[A � 2RNSLbAGN[: D > K �

P]DM:;5gFc9EDMN[N�5J2RNc3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �X YP,Dn>+> 5J<[5JAnP � ��2;> 2?3�FeN[5J9E2@<[0+2B< ��AX:;A�3�<�Lb7^PE>+DM:V2aP <�DMI

� DaK+3�AML ����� � ���;P+2�� 9EDMN[N�5J2RN � DM<[<�2aN[PE3 � � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dX<�0^2BFe7+N�N[2aP'<�9EDMN[N�5=2aN�dGN[AG7 � DMPE>

2RP+I6D4N�dG5=P+dc<[0+2 Fe7^N�N�2RP <�9ED4N�N�5=2aN�dGN[AG7 � ����0^56FO0 � DG3 P^AG<�3�7 � � AGN[<�24>;9'K <�0+2�> K P]DM:;5gF19EDMN[N�5J2RN

:V24F 0]DMP+5g3S: 5JP � N�2aQ'5JAn7E3�3S2?Fe<�5=AGP �Z�124FaDM7]3S2 <�0+2�0EDMN�> ��D4N�2C> A�243�P+AG<�I=5J<[2aNOD4IJIJK 7]3S2 DBU 7^2a7+2��

<[0+243�2@< �1AfFaDn3S243 > 2RdG2aP+2RNODM<[2 5JP'<�Af3S5=: � I=KW>'2a<�2aN[:;5JP^5JP+d <[0+2 � N�A � 2aN 9ED4N�N[5J2aN :XDn3 ����5=<�0+5=P

2?DGFO0 � N�A'Fe243[3SAnNAnPW<�0^2�9]DG3S5g3 A4L�>+D4<OD d�DM<[0+2aN[24>;AGPW2?DGFO0 9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP �

� � � � �K'PEDM:;5gF���DMN[N�5=2aN��K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP

�10+2c9]DG3S5gFcA � 2aN�DM<�5=AGP.A4L�DB9EDMN[N�5J2RN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPf563�DnFaFeAn: � IJ5g3S0+2?>@9 KX24DnF 0 � DMN�<[56F �

5 � DM<[5JP+d � N�A'Fe2?3�3SAnNXDG3�K P]F 0+N[AGP+An7E3SI=K � 2aN�LbAGN�:V5JP+d�<�0+2XLbAGI=IJA���5JP+d�3S2?U 7+2RPEFe2XAMLCA � 2aN�DM<[5JAGP]3��

��AG<�5gFe2 <�0ED4<�<�0+2C3�24U 7^2aPEFe2�5g31P+AG<�3S<[N�5gFe<��^3SAG:V2 � � �� � FaDMPf9E2�A4Q�2aN[I6D � � 24> �

j �� P'<�2RN�PED4I�<�A � N�A'Fe2?3�3SAnN���D.9+5J< :XDn3 �,5g3@FHN�24D4<�24>,AGNB:XD45JP'<ODM5=P+24>,3�7EFO0*<[0EDM<B<�0^2W9+5=<

� A83S5=<�5JAnP,FHAGN�N[243 � AnPE> 5JP^d <[A;24DnF 0 � N[A'Fe243[3SAGN�<�0ED4<���5=IJI � DMN[<�5gFe5 � D4<�2C5JPW<[0+2 9ED4N�N�5=2aN�5g3

D j �EDMPE>X<�0+2 � A�3�5J<�5=AGPE3�FeAnN�N�2?3 � AGPE>'5JP+dB<�AB<�0+2 An<�0+2aN � N�A'Fe243[3SAnNO3�D4N�2CDMI=I � �

Page 45: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

� �� P'<�2RN�PED4I+<�A�<[0+2 � N�A'Fe2?3�3SAnN���<�0^2�9+5J<": DG3 �C563"D4IJ5=dGP+24>c<[A <�0+2 � ��DMN�N[5J2aNZ-.DG3 ��! � A83S5=<�5JAnPE3��� <[0+N�An7+dG0������!j � D4PE> 5g3 5=PE3S2aN[<�24>X5JP'<�A <[0+2c9EDn3S2 DG>+> N[243�3�<�0ED4<���5=IJI&9E2 > 2?FeA'> 24>

DG3�D 9ED4N�N[5J2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPXN[24U 7^243S< �

���10+2 � N�A'Fe243[3SAnN�5=P+5J<[56D4<�243�DMP�2 � <�2aN[PEDMI\N�2eLb2RN�2aPEFH2�� D � � D4N�2aP'<�I=K <[A;Lb2a<OFO0W<[0+2BFeAGP'<�2RP <�3AML�<[0+2CDG>+> N[243�3�FeAn: � 7+<[24>@5JP � � � �

� ���10+2�9ED4N�N�5=2aN10]DMNO> ��DMN[2 N�24FeAndGP+5�a243"<�0]DM<�<�0^2 DG>+>'N�243[3 N�2HLb2aN�2aP]Fe25g31DnFe<�7ED4IJI=KBDc9EDMN[N�5J2RN3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP N[24U�7+243S< �&DMP]> <[0 7E3�d8DM<�2?3�2?DGFO0.AML�<[0+2 9ED4N�N�5=2aN�:XDn3 �f9+5J<�3�9EAn<�0�<�A

<�0+5g3 � N�A'Fe2?3�3SAnN�! 3c<�N�2R2;D4PE>,<�A.<�0^2XFeAGN[N�243 � AGPE> 5=P+d � N�A'Fe2?3�3SAnN�! 3c<�N�2R2 �. +AGNC2 � D4: � I=2��

<�0+2C9+5J<����TLbN�An: � N�A'Fe2?3�3SAnN����1An7+I6>;9E2 D4P.5JP � 7+<�<�AB9EAG<�0.<[0+2c<[N�2a2�LbN[AG: � N[A'Fe243[3SAGN

�,DMP]> <[0+2;<[N�2a2 LbN�An: � N[A'Fe243[3SAGN�� �.��AG<�5gFe2B<�0ED4< <�0+2aN[2@5g3�P+A.P^2a< �1AGN� 5=P Q�AnIJQ�24>W5=P

N�AG7^<�5JP^d 24DGFO0X9+5J< � 24DnF 0XFHAGP+P+2?Fe<�5=AGP;5g31IJ5J<[2aNOD4IJI=K D > 24>'56FaD4<�24> ��5=N�2 ���10^2�9+5J<�3�FeAG:V5JP+d

LbN�AG: � N�A'Fe243[3SAnNO3c<�0]DM<CDMN[2@P+An< � 2aN�LbAGN�:V5JP+d;9]DMN�N[5J2aNC3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�D4N�2 LbAGN�Fe24>.<�A

9 2 a2aN[A �

m ��� Lb<�2aNhD3�:XDMI=I � N�A � DMd8DM<�5=AGP > 2aI6DaK��a<[0+563 � N�A'Fe243[3SAnN�! 3 <[N�2a2ZK 5=2aI6>+3�D�3S5=P+dGI=2 9^5J<&D4PE3 ��2aN�5=P+d<�0+2 U 7+2?3S<�5=AGP � � �31<�0+2aN[2CD � N[A'Fe243[3SAGN�<�0]DM<�<�0+2 IJA'FRDMI\9EDMN[N�5J2RN�:XDG3 �@5=PE> 56FRDM<�2?3�3S0+An7+I6>

� DMN[<�56FH5 � D4<�2 5JP�<�0^2 9EDMN[N�5J2RN��&<�0ED4< 0EDG3 P+AG<C3S2RP <�<[0+563�<[N�2a2BFeAnP _EN[:XDM<[5JAGP.<[0EDM< 5=<�0]DG3

N�24DnF 0+2?>@<�0+5g3 9ED4N�N[5J2aN��! ���AG<[56Fe2�5J<�563�7 � <�A 24DnF 0 � N�A'Fe243[3SAnN�<�A 2aPE3�7+N�2�<�0ED4<�5J< �'P+A���3

��0+56FO0 � N[A'Fe243�3�AGNB5J< 3S0+An7+I6> 3SK'PEFO0+N�AnP+5�R2 ��5=<�0 �YDn3 3S7+dndG243�<�24>,5JP 3S<�2 � � j � � 5 L�<�0+243�2:XDG3 �+3�D4N�2 5JPEFHAGPE3�563S<[2aP'<��+3�<�N�DMP+dn2c9E2a0EDaQ'5JAGN�FRDMPWN[243S7^IJ< �

� �� LZ<�0^2c3�5JdnPEDMI&dn2aP+2aN�DM<�2?> 9'KB<�0+2 <�N[2a2�5g3�D j �b<�N�7^2 � �'<�0+2aPX<[0+563�3�5JdGP]DMI&56317]3S24>;<�AV3S<�DMI=I<�0+2 � N�A'Fe2?3�3SAnNX7+P <[5JI�An<�0+2aN � N[A'Fe243�3�AGN�3;FaDM7]3S2.<�0^2W<�N[2a2 ! 3 3S5JdnPEDMI�<�A F 0ED4P+dG2f<�A�D�� L DMIg3S2 � ��� K � 56FRDMIJI=K���<�0+5g3�3S<�DMIJ5=P+dB56315J: � IJ2a:B2aP�<[24>c9 KV5JPE3�2aN�<[5JP+d �� � � � � � � �� � � � � � �

� ��% � AGP.<�0^2c<�N[2a2 ! 3�3S5JdnPEDMI\9E24FeAn:;5JP+dBD � ��<�0+2 9ED4N�N�5=2aN�0EDMN�> ��D4N�2 5631N[243S2R< �b<�0+2C9EDMN[N�5J2RN:XDG3 �WI6D4<OFO0+243 DMN[2;FHIJ24D4N�24> � DMPE>.<�0+2 � N[A'Fe243�3�AGNC563 DMI=IJA��124>W<[AfFeAG: � IJ2a<[2c<�0^2;DnFaFe243[3

<�0ED4<5=P+5J<[56DM<[24>@<[0+2 9EDMN[N�5J2RN �

Page 46: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

Y<1563�DMIg3SA 7E3�2eLb7+I&<�A P^AG<�2�<�0ED4<��E3S5=PEFe2 D4IJI � N�A'Fe2?3�3SAnNO3�> 2a<[2aN�:;5=P+2�<�0^2a5JN�_EN�5=P+d FeAnPE> 5=<�5JAnPE3

5=PE> 2 � 2aP]> 2aP'<�IJK �G<�0+2RN�2�563TP+A FeAGP��E56Fe<�5=P _EN[5JP+d :B7+IJ<[5 � I=2�P+AGP��bA4Q�2aN�IgD � � 5JP+d 9ED4N�N�5=2aNO3�3�5J:B7+IJ<�D �

P^2aAG7E3�IJK � �10+563�FeAnPE3S<[5J<[7+<�243�K�2a<�D4P+AG<[0+2aN�5J: � N[A4Q�2a:@2RP�< A4Q�2aN�<[0+2 AGN[5JdG5=PEDMIZ> K'PEDM:V56F�> 243S5=dGP

� � � �

� � � )"DMN[<�5=<�5JAnP+5JP^dB� ��D4N�N[5J2aN���N�An7 �

�124FaD47E3S2;5=<c5g3c<�0+2XN�2?3 � AGPE3�5J9+5=IJ5=<SK.A4L 24DnF 0 � N�A'Fe243[3SAnN@<[A � P+A�� <�0+2f3�2a< AML � N�A'FH243�3�AGNO3

��5=<�0 ��0+5gF 0f5J< ��5JI=I"3�K PEFO0+N[AGP+5�a2��ED@:;2R<�0+A'>X563�P+2a24> 2?> <�AVP+AG<[5`LbK.D4IJI � N�A'FH243�3�AGNO3�<[0EDM<���5=IJI

� DMN�<[56Fe5 � DM<[2@5=P,D;9ED4N�N[5J2aNCDG3�<[AW<�0^2;FeAn: � I=2a<�2C3S2R<�A4L � N�A'FH243�3�AGNO3 5JP�5J<�3�9]DMN�N[5J2aN�dGN�An7 � �X L

<[0+2 � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+dX5JP'<�AfdGN�An7 � 3 563��'P+A���P D4<cFHAG: � 5=IJ2 <[5J:;2���DG3c5=< :;5Jdn0 <�9E2B5JP �$&) � � �����<[0+2aP,<[0+563�P+An<�5 _�FaDM<[5JAnP 5g3cDGFRFeAG: � IJ563�0+24>X9 K�3�5J: � I=K � I6DnFe5JP+dfD � � N�A � N�5gDM<[2;IJ5g3S<O3�A4L�9EDMN[N�5J2RN

Dn>+> N[243�3�243 ��5J<[0+5JP;<[0+2 FeA'>'2�dn2aP+2aN�DM<[24> LbAGN�2?DGFO0 � N[A'Fe243[3SAGN �1��A ��2aQ�2aN � 5=<�5631:;AnN�2�FeAG:;:VAGP

<[0EDM< <[0+563 � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dB563P^AG<C3S<�DM<�5gFaDMI=IJK��'P+A���P �C YPE3S<[24DG>���P+2��/9EDMN[N�5=2aNdnN�An7 � 3 DMN[2 :;A�3�<

A4Lb<�2aP FeN[24DM<[24> 9 K � DMN[<�5=<�5JAnP+5JP^d D4P#2 � 5g3S<�5=P+d,9ED4N�N[5J2aN;dnN�An7 � 5=P <[A < ��A,dGN[AG7 � 3 9EDn3S24>!AGP

<[0+2BN�7+P'<�5=:;2c2aQnD4IJ7ED4<�5JAnP,AML DWFeAnPE> 5=<�5JAnPEDMI�2 � � N[243�3�5JAGP �@�10^A�3S2 � N�A'Fe2?3�3SAnNO3�LbAnN���0^56FO0 <[0+2

FHAGPE> 5=<�5=AGP�2aQnDMIJ7]DM<�2?3�Dn3�<�N�7^2cLbAGN�: AnP+2 9ED4N�N�5=2aN dGN[AG7 � DMPE>.<�0^A�3S2 LbAGN���0+5gF 0.5=<�2aQnDMI=7EDM<[243

Dn3 L D4I63�2�LbAnN�: <�0^2�An<�0+2RN �

�10+2V> K P]DM:;5gF � DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+dfAML�DX9EDMN[N�5J2RN�dnN�An7 � 563 DGFaFHAG: � I=563�0+24>W9'K.7E3S5=P+d.DX9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnPW<�AB2aPE3�7+N�2 <[0EDM< D4IJI � N[A'Fe243[3SAGN�35JPX<[0+2cAnN�5Jdn5JPED4I&9EDMN[N�5=2aNdnN�An7 � 0EDaQ�2 2aQnDMI��

7]DM<�2?> <�0+2a5=NBFeAGP]> 5J<[5JAGP]DMI�2 � � N�243[3S5JAnPE3�� �10+563;3[DM:;2X9ED4N�N[5J2aN 5g3@D4I63SA�7E3S24> <�A�d�D4<�0+2aN DMPE>

9^N�A�Dn>+FaDn3S<c<[0+2 N�2?3S7+I=<O3�AML�<[0+2BFeAnPE> 5J<[5JAnPE3 LbAGN�DMIJIZ<�0+2 � N[A'Fe243[3SAGN�3�� �10^2 9EDMN[N�5J2RN�A � 2aN�DM<�5=AGP

3�24U�7+2aPEFe2 5g3�DG3�> 243�FHN�5J9E24>B5JP.��24Fe<[5JAnP ��� � � ����5J<[0X<�0+2�LbAGI=IJA���5JP^dBF 0ED4P+dG2?3 � YPE3S2aN[<�3�<�2 � � jaD �&9E2eLbAGN[2c3�<�2 ��� � � �

jaD �� P'<�2RN�PED4I <[AW<[0+2 � N�A'Fe243[3SAnN��"<�0^2XFeAGP]> 5J<[5JAGP]DMI�2 � � N�243[3S5=AGP�563�2RQGD4IJ7ED4<�24> �X�2 � 2aPE> 5=P+dAGP;<[0+2<[N�7+<[0@A4L&<[0+22 � � N[243�3�5JAnP �G<�0^29ED4N�N[5J2aN"9]DG3S2�DG>+> N[243�3"5g3 3�2aIJ2?Fe<�24> Dn3�DMPXDn>+> N�2?3�3<�0ED4<���5JI=I9E2.>'24FeA'> 24>!Dn3;D.9EDMN[N�5J2RN;3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP ��5J<[0!<�0+2 ��DMd,9^5J<B24U 7]DMI�<�A

2a5J<[0+2aN � � L D4I63�2 ��AGNCj � <[N�7+2 � � YPE3S2aN[<�3�<�2 � � ��D �&9E2eLbAGN[2c3�<�2 ��� m�� �

Page 47: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Gm

��D �� PkDG>+>'5J<�5=AGPf<�A;d8DM<�5=P+dVDMPE>WN[AG7+<[5JP+d;<[0+2 9EDMN[N�5=2aN: DG3 �V9+5J<�3 �E<�0+2 ��D4d;9+5J<�LbN�An: 24DGFO0

� N�A'Fe2?3�3SAnN�563"3�2aP <\<�A�D�dnIJAn9EDMI+N[2adG5g3S<[2aN"3�7EFO0 <�0ED4<"<�0+2���DMd�LbN[AG: � N�A'Fe243[3SAnN ��563 � I6DGFH24>

5JPX<�0+2 9+5=< � A�3�5J<[5JAGPf<�0ED4<�DMI=5JdGP]3 ��5J<�0X9+5=<�� � ���10^2�9^5J<O31A4L"<[0+563�dGI=AG9ED4ITN[2adG5g3S<�2RN1<�0]DM<

> A P+AG<�D4IJ5=dGP ��5J<[0;9EDMN[N�5=2aN1:XDn3 �B9+5J<�31D4N�2�0ED4NO> ��5=N�24>;<[A :XDM<�F 0B<�0+2�DMIJ5=dGP+5=P+dc9^5J<O315=P

<�0+2 9EDn3S2c9]DMN�N[5J2aN�Dn>+> N[243�3���5J<[0WD ��D4d@QnDMI=7+2 AML � ���0EDMP^dG2 3�<�2 ��� � �&<�A �

� ��% � AGP�<�0+2 <[N�2a2 ! 33�5JdnPEDMI�9E24FeAn:;5JP+dVD � � <[0+2 � N[A'Fe243�3�AGNC563�D4IJIJA���24> <[AWFHAG: � I=2a<�2 <[0+2

DGFaFe2?3�31<�0]DM<�5JP^5J<�5gDM<[24>@<�0^2�9EDMN[N�5=2aN ���10+2 QnDMI=7+2�N[24DG>@LbN�An: <�0^2 >+DM<�D 9^7E31563�<�0+2 QnDMI=7+2

3�DM: � IJ24>.LbN�AG: <�0+2XdGI=AG9ED4I�N�2adn563�<�2aN �,�10+5g3cQGD4IJ7+2V563c243[3S2aP'<�5gDMIJI=K�D 9]DMN�N[5J2aN DG>+>'N�243[3 �

5JPEFeI=7E> 5=P+d <�0+2 9ED4N�N[5J2aN�:XDn3 �B9+5J<�3��

��>+>X3S<[2 � 3 � ��� � � l � �EDMP]> � j ��� �

� ���10+29]DMN�N[5J2aNZ0EDMN�> ��D4N�2�563"N�243�2a< �bI6DM<�F 0^243"FeI=24DMN[24> �hDMPE>@<[0+2�9+5=< � A�3S5=<�5=AGPB5JPB<�0+2�dnIJAG9]DMIN�2adn563S<[2aN�<�0]DM<�FeAGN[N�243 � AnPE>+3�<�AB<�0+5g3 � N�A'FH243�3�AGN�5631N�2?3S2a< �

l ���10+563�3�<�2 � 5g3 � 2aN�LbAGN�:V24> AnP+IJKB5`Lh<�0+2�FeAGPE>'5J<�5=AGPED4I 2 � � N[243�3�5JAGPV563iL D4I63�2�AGPX<�0^563 � N�A'Fe243 �3SAGN ���10+2�P+2�� 9]DMN�N[5J2aNiDG>+> N[243�3"LbAGN�<�0^563 � N[A'Fe243[3SAGN 3S0+An7+I6>BFeAnP <�DM5JPB9ED4N�N�5=2aN":XDn3 �C9+5J<�3

LbAGN�AGP+I=K <[0+A�3�2 � N[A'Fe243[3SAGN�3<�0]DM<�0EDn> ��D4d;QnDMI=7+243�AML � � <[0 7E3 �+<�0+2C9EDMN[N�5=2aN�:XDG3 �@_E2aIg>��5J<�0^5JP;<[0+2�QnDMI=7+2 N�24Dn>;3S0+An7+I6>;9E2�5=P Q�2aN[<�24> �T��K � 56FaD4IJIJK � <[0+563�563�> AGP+2 7E3�5JP+dBD4P � ���

��5J<�0fD QnDMIJ7^2�<[0EDM<�0EDn3�jR3 5=P <[0+2 9EDMN[N�5=2aN1:XDn3 � � A83S5J<[5JAnPE3D4PE> �c5=PfDMIJI&An<�0+2RN�9+5J<�3��

j�� �� L DMIJI � N�A'Fe243[3SAnNO3 � DMN[<�5gFe5 � D4<�24>;5=PW<�0^2�AnN�5=dG5JP]DMI\9EDMN[N�5J2RN��E<�0+2 N�2?3S7+I=<QnDMI=7+2 563�> 5JN[24Fe<[IJK

7E3�D49+IJ2 DG3�<�0+2 P+2�� 9ED4N�N�5=2aN�DG>^> N�243[3 �E5JPEFHIJ7E> 5=P+d <�0^2�9]DMN�N[5J2aN�: DG3 �B9+5=<O3 � LbAnN<[0+2 � N�A �

Fe243�3�AGN�3c5JP,<[0+563 � N�A'Fe2?3�3SAnN�! 3 9ED4N�N[5J2aNCdGN�An7 � ���A��12RQ�2aN��&5`L�3�AG:;2 � N[A'Fe243�3�AGN�3@> A.P^AG<

� DMN[<�56FH5 � D4<�2���<�0^2�9EDMN[N�5=2aN�:XDG3 � 9+5J<�31FeAnN�N�2?3 � AGPE>'5JP+d <[A � N[A'Fe243�3�AGN�31<�0ED4<�> 5g> P+An< � DMN�

<�56FH5 � D4<�2;5=P,<�0+2X9ED4N�N[5J2aNC:XDaK 0EDaQ�2;7^PE> 2e_EP^24> QnDMI=7+243��� YP,<�0+5g3 FaDG3�2��������5=P+dW<[0+2

QGD4IJ7+2 ��5J<[0 <�0^2 AnN�5=dG5JP]DMI�9EDMN[N�5J2RNBDG>+> N[243�3 ��5JIJI�LbAGN�Fe2W<[0+2X7+PE> 2e_]P+24>*9^5J<O3c<[A,9E2"� �<�0+2aN[2a9'K;2 � FeIJ7E>'5JP+dC<�0+2CFeAnN�N�2?3 � AGPE>'5JP+d � N�A'FH243�3�AGNO31LbN�An: <�0+2 P+2�� 9ED4N�N�5=2aN�dGN[AG7 � �

Page 48: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

LED � DMN[<�5=<�5JAnP+5JP^d:B7E3S<\>'24FeAG: � A83S2�D�9EDMN[N�5J2RNTdnN�AG7 � 5JP'<�A�:;AGN[2"<�0ED4P < �1A�3S7+9E3�2a<\9EDMN[N�5J2RN

dnN�An7 � 3 ��Df3S24U�7+2aP]Fe2@A4L�9+5=PEDMN[K � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+d83�FRDMP,9E2;7E3�24>.<�A.FHN�24D4<�2B<�0+2V3S7+9]3S2a<C9EDMN[N�5J2RN

dnN�An7 � 3��

� � � � "P+I6D4N�dG5=P+dV� ��D4N�N[5J2aN �N[AG7 �

�G7E3S<CDn3�24DnF 0 � N�A'FH243�3�AGNc5g3�N�243 � AnPE3S5=9+IJ2 LbAGNC> 2R<�2aN[:;5JP+5=P+d ��0+56FO0 � N�A'Fe243[3SAnNO3�5=<C3S0+An7+I6>

3�K P]F 0+N[AGP+5�a2 ��5J<�0�5JP,<[0+2XFaDn3S2;A4L � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+d.DW9]DMN�N[5J2aN dnN�AG7 � � 2?DGFO0 � N�A'FH243�3�AGN 563CDMIg3SA

N[243 � AnPE3S5=9+IJ2XLbAGNX> 2R<�2aN[:;5JP+5=P+d���0^56FO0 � N�A'Fe243[3SAnNO3@5=<;3�0+AG7+Ig>!3SK'PEFO0+N�AnP+5�a2 ��5=<�0 ��0+2aP!<[0+2

FH7+N�N[2aP < 9]DMN�N[5J2aNCdGN[AG7 � 563c<�A�9E2X2aP+I6D4N�dn24> � �10+2aN[2XDMN[2X< ��A ��DaK^3c5JP ��0+56FO0 <�0+2 Fe7+N�N[2aP'<

9]DMN�N[5J2aN�dGN�An7 � FaDMP.9E2 2aP+IgDMN[dG24>�� DMPE>WP+2R5J<�0^2aNAnP+2 N�2?U 7+5=N�243�2 � 24Fe7+<[5JAnPWAML D;9ED4N�N�5=2aN�3SK'P��FO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP �

�10+2 _]NO3S<VFaDn3S2W5=P Q�AnIJQ�243 2aP+IgDMN�dn5JP+d�<�0^2WFH7+N�N[2aP < 9]DMN�N[5J2aNB<�A�2aPEFHAG: � Dn3�3BD 3�<OD4<�56FRDMIJI=K �

�'P+A���PB3S2R<TA4L � N�A'FH243�3�AGNO3 ���10+563&563\DGFRFeAG: � IJ563�0+24>9'KC3S5=: � IJK�2a:B9E24>+> 5=P+d1<[0+2 � FeAG: � 5JIJ2 � <[5J:B2

FHAGPE3�<ODMP'<��\9ED4N�N[5J2aNZDG>+>'N�243[3ZLbAnN"<�0^2�P+2�� 9EDMN[N�5=2aNTdnN�An7 � 5=P <�0+2 FeA'> 2�LbAGN"2?DGFO0 � N[A'Fe243�3�AGN�<�0]DM<

��5=IJI � D4N�<[56Fe5 � DM<[2 �

�10+2�3�24FeAnPE> FaDG3�2�� ��0+5gF 0 5g3T<�0+2�:;A�3�<"FHAG:;:;AnP FaDn3S21LbAGNZ3S<[N�7EFH<�7+N[24> � N�AndGN�DM:X3 �G5JP'Q�AGI=Q�243

N[243S<[AGN[5JP+dX<�0^2@9ED4N�N[5J2aN�dnN�An7 � <�0]DM< 2 � 563S<[24> � N[5JAGN <[AWD � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+dXA � 2aN�DM<�5=AGP �B�10+5g3 FaDMP

9E2CDGFRFeAG: � IJ563�0+24>c9'K 0EDaQ 5=P+dc2?DGFO0 � N�A'FH243�3�AGN�3�DaQ�2�5J<�31Fe7+N[N�2aP'<�9EDMN[N�5=2aN�DG>+> N[243�3 ��7]3S<19E2eLbAnN�22?DGFO0 � DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+d A � 2RNODM<[5JAnP �1�10'7E3 �EDMP'K � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+dBFaD4P 9E2 ���� � � ��5=<�0+An7+<�Dc9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �

�AG<[56Fe2 <[0EDM<�<�0+2RN�2c5g3 P^AG<�0^5JP+d;<[A � N�2aQ�2aP'< � N[A'Fe243�3�AGN�3 LbN�An: � D4N�<�5=<�5=AGP+5=P+d@AnN2RP+I6D4N�dG5=P+d

9]DMN�N[5J2aNBdGN[AG7 � 3@7E3S5=P+d ��0EDM<[2aQ�2aNBFeAn:;:@7^P+56FaD4<�5=AGP�0EDMN�> ��D4N�2W:V24F 0]DMP+5g3S:X3 DMN[2.DaQnDM5=I6DM9^IJ2��

9E24FRDM7E3�2 9]DMN�N[5J2aNC:XDG3 �+3 �4Dn>+> N�2?3�3S2?3 FaDMP 9E2X<�NOD4PE3S:V5J<�<[24>.9 K�DMP'K :V24F 0]DMP+5g3S: FaD � DM9+I=2;AML

3�2aPE> 5=P+d�5JP'<�2adn2aN��?DG>+> N[243�3 QnDMI=7+243�� �A���2aQ�2aN��"<[0+563c9]DMN�N[5J2aNB5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP � N�A4Q 5g> 2XIJA��

IgDM<[2aPEFeK�� DMdBd�DM<[0+2aN[5JP+dB<�0ED4<�3S7 � � AnN�<�3<�0+2 2 � 24Fe7^<�5JAnP;AMLZ_EP+2��bdGN�DM5JP � DMN�DMI=IJ2aI � N�AndGNOD4:X3��

� � � m �'FaD4I6DM9^5JIJ5=<�K

�10+2B3�FRDMI6D49+5JI=5J<�K;5g3�3S7^2BDMN�5g3S243�DG3<[0+2 � DMN[<�5=<�5JAnPEDM9^IJ2B> K'PEDM:V56F�9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0ED4P+563�: 7E3�243

<[0+2 2 � <�2aPE>'24> � $T����� :;24FO0EDMP^563S: D4PE> 0]DG3�DMP � � ��� ����5JN[5JP+dBFHAG: � I=2 � 5J<�K �

Page 49: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

�10+2aN[2WD4N�2fIJ5J:V5J<O3�<[A <[0+2WP'7+:B9 2RNcAML � N�A'Fe2?3�3SAnNO3@<[0EDM< FaDMP 9 2k3SK'PEFO0+N�AnP+5�a2?> ��5J<[0!D

3�5JP+dnIJ2f$T����� 5=PE3S<[N�7EFe<[5JAnP � +AGNB:;A�3�<c:;A'> 2RN�P � N�A'FH243�3�AGNO3 �1<�0^2W>'5JN�2?Fe<c5=: � IJ2R:;2eP'<OD4<�5=AGP

A4L�<�0+2 DM9EA4Q�2 DMN�F 0^5J<�2?Fe<�7+N[2�563�IJ5=:;5J<[24> <�AX3�K+3�<�2a:X3 ��5=<�0XLb2��12aN�<[0EDMPkDM9EAG7^<� � � N[A'Fe243�3�AGN�3��

��A ��2aQ�2aN �G5JPXD :XDGFO0+5=P+217E3�5JP+d : DMP'Kc:;AnN�2�<�0]DMP � 0+5Jdn0�� � 2aN�LbAGN[:XDMPEFH2 � N[A'Fe243[3SAGN�3 �E3�5JdGP]DMI

� N�A � DMd�D4<�5=AGP.>'2aI6DaK^31DMI=AGP+2�DMN�2�IJ5���2RIJK <�AC2 � <[2aPE>@<[0+2 FeA83S<�AMLZ3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP���2aIJI^9 2RK�AGPE><[0+2BFeA83S<�A4L�DV3S5JP^dGIJ2B$T� ��� ���10 7E3 � <�0^2 :;A�3�<N[24DG3�AGPED49+IJ2B3[FaDMI=5JP+d;:V2a<�0+A'>X563<[A;7E3�2 <�0+5g3

9]DMN�N[5J2aN�D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2���5=<�0+5=PfD FeIJ7E3�<�2aN�D4PE>WD4P+AG<[0+2aN�:;2R<�0+A'>XDGFHN�A�3[3FHIJ7E3�<�2aN�3��

��F � P+A���I=24> dG5=P+d <�0ED4<�<�0+2 � N�A � A83S24>X9EDMN[N�5=2aN�D4NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2�> A�2431P+An<�3�FaD4IJ2���2aIJIE<�A : DG3 �

3�5JQ�2aI=K � D4NODMI=IJ2aI�3�K+3�<�2a: 3 ��5J< 563 7E3�2eLb7+I�<�A�7+PE> 2aN�3S<�DMPE> <[0EDM<;<[0+2 � N�A'Fe243[3SAnN;5JP'<�2aN�L DGFe2 FaDMP

3[FaDMI=2<[A :XDG3[3S5JQ�2RIJK � DMN�DMI=IJ2aIE3�K+3�<�2a: 3��\ +AGN�2 � DM: � I=2��4<�0+2�9EDMN[N�5=2aN":XDn3 ��_]2aI6> FeAn7+I6> 9E27]3S24>

<[AWN[2 � N�2?3S2aP'<�<�0^2;P 7^:@9E2aN�AML�<[0+2@9]DMN�N[5J2aN dnN�AG7 � <�0ED4<c<[0+563 � N[A'Fe243�3�AGN ��DMP'<O3 <�Af3SK'PEFO0+N�A �

P^5�a2 ��5J<[0 ��D4PE>*2 � <�2RN�PED4I�9EDMN[N�5J2RN@0ED4NO> � DMN[2.FeAn7+I6> :XDM5=P <�DM5JP�5JP LbAnN�:XD4<�5JAnP DM9EAG7+< ��0+56FO0

� N�A'Fe243[3SAnNO3 � DMN�<[56Fe5 � DM<[2 5JP ��0+56FO0.9ED4N�N�5=2aN � �10+2 � � � 9+5J<�FeAG7+Ig> 3�<�5=IJI\9 2B7E3�24> <[AXdG2aP+2RNODM<[2P^2�� � DMN�<[5J<[5JAGP]3cAML�<�0+2;9]DMN�N[5J2aNCdGN[AG7 � ��9+7+<c<[0+2X2 � <�2aN[PEDMI�9ED4N�N�5=2aN 0ED4NO> � DMN�2 ��AG7+Ig> 0EDaQ�2<[AXDG3[3S5=dGP�D@P+2�� dnN�An7 � P'7+:B9E2aN�DMPE>.D4N�N�DMP+dn2cLbAGN�<[0+2 � N[A'Fe243[3SAGN�3�<�A;9E2 P+An<�5`_]24> A4L1<[0+2a5=N

P^2�� dGN[AG7 � P'7+:B9E2aNc<[0+N�An7+dG0!<[0+2XN�2a<[7+N�P QGD4IJ7+2k$T����� ����IJ<�0^AG7+dn0!3S7]F 0 D,3[F 0+2R:;2@5=:��

� IJ2a:;2RP <�3 D ��24D ��2RNiLbAnN�: A4L"9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP �^DMPE> � N[AG9ED49+IJK;2 � 24FH7+<�243�3SAn:;2���0ED4<:VAGN�2�3SIJA���I=KB> 7+2 <�AC<�0+2CFeAn: � IJ2 � 5=<SK A4L\<�0+2 9ED4N�N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP;7+P+5=<���5J<��1AG7^I6>;K 5=2aI6><[0+2 3[DM:;2�Lb7+P]Fe<�5=AGPED4IJ5J<�K � � N�A4Q'56> 2?> <[0+2c: D � 5J: 7+: P'7+:B9 2RN1AML DnFe<�5=Q�2�9EDMN[N�5=2aNdnN�An7 � 3�� DG3

P^AG<�2 � FH2a24> 24> � ��P+An<�0+2aN � A�3[3S5=9+IJ2;QnD4N�56D4<�5=AGP ��AG7+Ig> 9E2;<[AW:XD45JP'<ODM5=P.<�0+2B9ED4N�N�5=2aNCDMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[2BDG3c>'2��

3[FeN�5=9E24>@0+2aN[2��G9+7^<1<�AC7E3S2�:B7+IJ<[5 � I=2 A � 2aNOD4<�5JAnPE31<�ACIJA8DG>@9ED4N�N[5J2aN�:XDn3 �^3"DMPE>B<�AcN[2a<�N[5J2aQ�2 � DMd

Q�2?Fe<�AnNO3��X�10^563 FaDMP�9 2V<�0+An7+dG0'<cA4L�DG3 3�5J: � IJK � <[5J:;2C:@7+I=<�5 � IJ2 � 5=P+d !+<[0+2;A � 2RNODM<[5JAnP,AML�<[0+29]DMN�N[5J2aN�0EDMN�> ��D4N�2 ! 35JP � 7+<O3 DMP]>WAG7+< � 7+<O3�<[A :V2a2a<�IJ5=:;5J<�DM<[5JAGP]31AGP�DG>^> N�243[3 DMPE>�>+DM<�D;9+5J<�3DaQnDM5=I6D49+IJ2BD4PE>W<�Af> N�DM:XD4<�56FRDMIJI=K;N�2?> 7EFe2 ��5JN�5=P+dXFeAn: � I=2 � 5=<�K ���10+5g3�DnF 0^5J2aQ�2431<[0+2BFeAn: � IJ2R<�2

Lb7^PEFe<�5=AGPED4IJ5=<SK �a9+7+<���5J<�0CD�3S5=dGP+5 _�FaDMP'< � 2aNSLbAnN�:XD4PEFe2 � 2aPED4IJ<�K �\�AG<[56Fe2Z<�0ED4<T<[0+2 � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2

� 2aP]DMIJ<�KC5JPB> 2a<[24Fe<[5JP+d�<�0ED4<�D�9]DMN�N[5J2aNZ0EDG3T_EN[24>c563 � N�A � AnN�<�5=AGPED4IE<�A <�0+2�:B7+I=<�5 � IJ2 � 5=P+d1L DGFe<[AGN �9^7+<c<[0+2;AG<[0+2aNCAMQ�2RN�0+24Dn>+3�:V5JdG0'<�P+An<c5=PEFeN�2?DG3S2V3S5=dGP+5 _�FaD4P <[IJK �X +AGNC2 � DM: � I=2��&5`L <�0+2V3�D4:;2

9]DMN�N[5J2aNC:XDG3 ����5=IJI�9E2;7E3S2?> 5JP�:@7^IJ<�5 � IJ2CFeAnPE3S2?Fe7+<�5=Q�2 9EDMN[N�5=2aN 3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP]3 �T<[0+2aN[2@5g3

Page 50: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

P^A.P+2a24> <[A.2aPEU�7+2a7+2V<�0+2;9]DMN�N[5J2aNC24DGFO0,<[5J:;2 P+AnN <�A�FeAn: � 7+<[2;D4PE>,2 � DM:;5=P+2 <�0+2XN[2a<�7+N[PQnD4IJ7+2 �� Y<�563�DMIg3SA � A�3[3S5=9+IJ2 <�AB3 � 24Fe5`LbKBAGP^IJKB<�0+2 � AGN[<�5JAnPXAMLiDc9EDMN[N�5J2RN1:XDn3 � ��0+56FO0;563�> 5 ��2aN�

2RP <�LbN�AG: <�0^2 � N�2RQ 5=AG7E3�9EDMN[N�5J2RN1:XDn3 � � AnN�2aQ�2aPB<�ACN�2eLb2aN[2aPEFe2�9ED4N�N�5=2aN1: DG3 �^3TLbN�An: D � FaDGFO0+2 !: DM5JP'<OD45JP+2?> ��5J<[0+5JPX<�0^2�9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPX0EDMN�> ��D4N�2 �

Page 51: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

Gl

� �f) %����%� ! �V�����) ���� i��� )�������$&$&�$,�� 1��%��� ���� �����/���) ����� ����������� ������� S�����Y)���)������

��3:;2RP <[5JAGP^24> 24D4N�I=5J2aN �T���������1A�D4NO> 5g3AGP+2VAML�<[0+2 � N�A � A83S24>�<ODMN[dG2a<C3�K+3�<�2a:X3 ��0+56FO0

��5=IJI\7E3S2B<�0^2 � DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2 > K'PED4:;56F 9EDMN[N�5J2RN:;2?F 0ED4P+563�: � � � �">'243�FeN[5J9E24>W5=P�3S24Fe<[5JAnP � � �9^7+<T<[0+2�dG5=Q�2aP 5J: � I=2a:B2aP <[D4<�5JAnPA4L�> K'PEDM:V56FT9ED4N�N[5J2aN\FaD4Pc9E2�7E3S2?>�9'K DMP'K � D4NODMI=IJ2aI'FHAG: � 7^<�2aN

LbAnN"0ED4NO> � DMN�2�9EDMN[N�5=2aN"3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �\�10+563&:;24D4P <&<[0EDM<\9+7+5=I6> 5=P+dA4L�D���������1A�DMN�> � N�A �

<[AG<�K � 2�� DG3TP^AG<"<[0+2�AGP+I=K � D?K <[A�<�243�<"<�0^2 � D4N�<�5=<�5=AGPED49+IJ2�> K'PED4:;56F"9ED4N�N�5=2aNZ3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

I=AGdn56F �

� 2�N[24DMI=5�a2?>c<�0ED4< ��2�FHAG7+Ig> 7E3�2�FHAG:;:;2RNOFO56DMI=I K DaQGD45JIgDM9+I=2�FeAG: � 7+<�2aN�3"DG3�)"N�A'Fe243[3S5=P+dCiI��

2R:;2aP'<O3 �Y)��3 ��<�A <[243S<�<[0+2�9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPX:;24FO0ED4P+563�: �&%�3S2 AMLZ<�0+2 9ED4N�N[5J2aN 3SK'P��

FO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPC:;24FO0EDMP^563S: ��5J<�0 3S<�DMPE> � DMI=AGP+2�FHAG: � 7^<�2aN�3 � N[A4Q�24>�<�A�9E2�DMP 2 � 2?Fe<�5=Q�2":;2a<[0+A'>

LbAnN 2 � 2?Fe7+<�5=P+d � D4NOD4IJIJ2RI�FeA'> 243�AnP,DXFeI=7E3S<[2aN�AML FeAG: � 7+<�2RNO3��C�10'7E3 �&<�0^2�� � � ��� �� � � ��� � � �� � ��� ��� � � �� �� � � �� ���� � ���� ��� � � " � ��� � � � � � ���� � � � ��� ��� " ��0]DG319E24FeAn:;2:B7EFO0@:VAGN�2

<[0EDMPkD@FHAGP'Q�2aP+5J2RP <�<�2?3S<�9E24>@LbAnN�> K'PED4:;56F�9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP �

T5Jdn7+N�2 � �=jdG5=Q�243T<[0+2A4Q�2aN�DMI=I � 5gFe<�7^N�2�AMLZ�!)��3 � )1��3 �a��AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3 ��FHAGP+P+2?Fe<�24> ��5J<[0

2?DGFO0 An<�0+2RN<[0+N�An7+dG0k) ��)����� �

PE0

PE2

PEn-2

PE1

PEn-1

PE3PAPERS

T5Jdn7+N�2 � �Jj ) ��)�����

Page 52: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

�10+2 )���)� ���B> 2?3S5JdnPX563 dnN�24D4<�I=K@5=P �E7+2aP]Fe24>@9'K AG7+N�FO0+An56Fe2�AMLZ<�0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<�DG31<[0+2

FHAG: � 7^<�2aN ! 315JP'<�2RNSL DGFH2�<[A@<[0+2c9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPfIJAGdn56F � )iN[5JP'<�2aN � AGN[<�5JP � 7+<��RAG7+< � 7+<

A � 2aNOD4<�5JAnPE31D4N�2�3S5=dGP+5 _�FaDMP'<�I=KC> 5 ��2aN[2aP <\LbN�AG: <�0+2�$T� ��� 5=PE3S<[N�7EFH<�5JAnP 5JP'<�2aN�L DGFe2�7E3S2?> 9'Kc<[0+2

9]DMN�N[5J2aN�5=: � I=2a:@2RP <�DM<�5=AGPB> 2?3�FeN[5J9E24>;5JP � � �1�10^5631N�2?U 7+5=N�24>B:;A'> 5`_ FaDM<[5JAGP]31<�AB<�0+2 AGN[5Jdn5JPED4I5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGPXAML > K'PEDM:;5gF�9EDMN[N�5J2RN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP � �12?3S56>'243 �&FHAGP+P+2?Fe<�5=P+dXFeAn: � 7+<[2aNO3

��5=<�0X24DnF 0B2 � 24Fe7+<[5JP+d DMP;5=PE> 2 � 2aPE>'2aP < DMPE>;P+AnP�� � DMN�DMIJI=2aIT� � � $ 5JP'7 � �"N�2?U 7+5=N�24>BDG>^> 5J<[5JAGP]DMILb7^PEFe<�5=AGPED4IJ5=<SKXLbN�An: <[0+2;)���)����� � ��0+5gF 0.N[243S7^IJ<�2?> 5=P,Dn>+> 5J<[5JAnP A4L�DMP � � � � � � � ���� �� � �� � � �

� �Jj ��AG: � 7^<�2aN ! 31 YP'<�2aN�L DGFe2�<�AB) ��) ����

�!0+2aP ��2@9E2ad8DMP,<[AW>'243S5=dGP�D 3�K+3�<�2a: <�Af<�243�<�<�0+2B5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGPfAML�>'K PED4:;56F 9EDMN�

N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPf7E3S5=P+d;3�<OD4PE>+DMN�>.FeAG: � 7+<�2RNO3 ����2c0EDn>W< �1ABA � <[5JAGP]3 LbAGN�5JP'<�2aN�L DGFe5=P+dBD

FHAG: � 7^<�2aN�<�AB<�0+2 9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPXIJAndG5gF �

j ���243S5=dGPkD Fe7E3S<[AG: 5JP'<�2RNSL DGFH2LbAGN�<[0+2CFeAG: � 7+<�2aN �

� ��%�3S2;AnP+2;A4L�<[0+2X3S<�DMPE>^DMNO> �G� 5=P <[2aNSL DnFe243 �C<�0+2X3�2aN�5gDMI � AGN[<����+���' �9+7E3 �"AGN � N�5JP'<�2RN

� AnN�< �

�243�5JdGPXA4L�D Fe7E3�<�AG: 5=P <[2aNSL DnFe2��1An7+I6>;0EDaQ�2 N�2?U 7+5=N�24>B9+7+5JIg> 5JP^d D � IJ7+d � 5=Pf �n� FaDMN�>@LbAGN

DX3 � 2?Fe5`_�F � 2aN�5 � 0+2aN�DMI\2 � � DMPE3�5JAGP.9^7E3�� ��<<[0EDM<�<�5J:V2��+<�0+2RN�2 � DG3P^AW3�5JP+dnIJ2C9+7E3�3�<ODMP]>+DMN�>DnFeN�A83�3 > 5 � 2RN�2aP'< � IgDM<SLbAnN�:X3 � %P'<�5JI&N[24Fe2aP'<�I=K��E ���- )1��3 DMPE>�FeAG: � DM<[5J9+I=24310EDaQ�2 7E3S2?>.DMPE>

��'� 9^7E3"AGN�D4P@2aP^0EDMPEFH24>cQ�2aNO3�5JAnP AMLh ��'� IJ5���21� ��'� AnN �� � � �G)\2aP <[5J7+:/9EDn3S24>BFeAn: � 7+<[2aNO3

D4PE> ��AGN �^3S<�DM<[5JAGP]3ZLbN[AG: QnDMN[5JAn7E3"Q�2aPE> AnNO3"P+A�� 7E3�2�)1�� "DG3"<�0^2 � N[5J:XD4N�K 9+7E3"5=P <[2aNSL DnFe2��49+7+<

D4I63�A;3�7 � � AGN[<�D4P 2RP+0EDMP]Fe24>;QnDMN�5gDMP'<�AMLZ<�0+2� �� ��9^7E3�3S<�DMPE>+D4NO> ���I=IT��7+P ��AGN �^3S<�DM<[5JAGP]317E3S2

<[0+2X�'�17E32 � � D4PE3S5=AGP�9+7E3�� ) �� �3S2a2a: 31<�AX9E2@<[0+2 9+7E3 3S<�DMPE>^DMNO>�<�0ED4<���5=IJI\9E2B3S7 � � AnN�<�2?>9'K;<[0+2 :;A�3�<��1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3�DMPE>X0+5Jdn0�� 2RPE>X) ��3 � 9^7+<�<�0+5g3 ��Dn3 L D4N1LbN�AG: An9 Q'5JAn7E315JP�jalnl� �

��5JP]Fe2�DMI=IG<[0+243S2Z9+7E3S2?3TD4N�2�7E3S2?>�LbAnN&:;2a:;AnN�K DMPE> �G��2 � � DMPE3�5JAGP �GD � � N�A � N�5gDM<[2 � DG>+>'N�243[3 �>^DM<ODBDMP]> FHAGP'<�N�AnI �i3S5JdnPEDMIg3iLbN[AG: <[0+2 FeAn: � 7+<[2aN�! 3 � N�A'FH243�3�AGN�DMN�2�D?QnD45JI6D49+IJ2�AGPX<�0+2?3S2�9+7]3S243 ��10^2aN�2eLbAnN�2��n<�0+2�> K'PED4:;56F"9ED4N�N�5=2aN\:;24FO0EDMP+5g3S: 9]DG3S2?>cAGPBDMP 2 � <[2aPE> 24>C$T����� A � 2RNODM<[5JAnP �'DG3

>'243�FeN[5J9E24>�5JP � N[2aQ'5JAG7]3TFO0ED � <�2aN �4FaDMPC9 2�> 5=N�24FH<�IJK�5J: � IJ2a:B2aP�<[24> 9'K D�Fe7]3S<�An:/5JP'<�2aN�L DGFe2�FRDMNO> �

Page 53: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�+j

��A ��2aQ�2aN ��> 2 � 2aPE>'5JP+dC7 � AGP;<[0+2�3�<�N[7EFe<�7^N�2�AML\<�0^2N[2eLbN�243�0;FH5JNOFH7+5J<TLbAnN�> K'PED4:;56F�:;2a:;AnN�K AGP

DVFeAG: � 7+<�2aN �+<�0+2CP 7^:@9E2aN�A4L�:;2a:;AnN�K ��D45J<�3S<OD4<�243�<�0ED4< FaDMPf9E2 5JPE3�2aN�<[24>;5JP�DMPf2 � <�2aPE>'24>$T� ���(A � 2aN�DM<�5=AGP�:XDaKX9 2 I=5J:;5=<�24> ��10^2 IJAGdn56Fc<[N�2a2CAML�<[0+2B> K'PEDM:V56F�9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0ED4P+563�:

5g3 N[2 � IJ5gFaDM<[24> AGPX24DGFO0BP+A'> 2��ED4PE>;N�24U�7+5JN[243"AGP+I=K@<[0+2 D � � N�A � N�5gDM<[2 3S5=dGPED4I63 LbN�An: An<�0+2RN�)��3��

�10^2aN�2eLbAnN�2���<�0^2 9]DMN�N[5J2aN I=AGdn56FXFaDMP 9E2W9+7+5=IJ<CAGP <[0+2X5JP'<�2aN�L DGFe2 FaDMN�>*5J<�3S2aI L ��5J<[0*AnP+IJK <[0+2

3�5JdnPEDMI FeAGP+P^24Fe<�5=AGPE3�9E2a< �12R2aP 5=P <[2aNSL DnFe2BFaD4NO>+3 �X�2aPEFe2 �&DMP � � ��� � � Fe5=NOFe7^5J<�:;A'>'7+IJ2 �bIJ5���2

FH7+N�N[2aP <�)���)� ���C7+P+5J<�3 �\563 � � � N[24U�7+5JN[24> �\�1243S5g> 243 ��DcFe7]3S<�An: 5JP'<�2aN�L DGFe2 FaDMN�>@FRDMP � 2RNSLbAGN[:

<[0+2 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPXA � 2aN�DM<�5=AGPE3�DM<�<�0^2cFHAG: � 7^<�2aN ! 3 5=P <[2aNSL DnFe2�9+7E3�3 � 2a24> ��10+2���AGNO3�<�> NOD���9EDnF��BAMLiD Fe7E3�<�An: 5JP'<�2aN�L DGFe2�> 243�5JdnP;IJ5=243 5=P;5J<�3 P+AnP�� � AnN�<OD49+5JI=5J<�KXDnFeN�A83�3

>'5 ��2aN�2RP < � I6D4<SLbAnN�:X3 �"�AnP+21A4L <[0+2�5JP'<�2RNSL DGFH2 9^7E3S243":;2RP <[5JAGP^24>24D4N�IJ5=2aNZDMN�2�FHAG: � D4<�5=9+IJ2���5J<[0

2?DGFO0cAG<[0+2aN �"�10'7E3 ��2 ��AG7+Ig>�0EDaQ�2�<�A >'243S5=dGPc:B7+I=<�5 � IJ2\5JP'<�2aN�L DGFe2�FRDMNO>^3T<�A�3S7 � � AnN�<�>'K PED4:;56F

9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPfAGP.>'5 ��2aN�2RP <�FeAn: � 7+<[2aNO3 ���1243�56> 243 �+> 2?3S5JdnPWA4L�D4PW2 � � D4PE3S5=AGP� �G�FRDMNO>Wdn2aP+2aN�DMI=IJKXN�24U�7+5=N�243�2 � � 2RPE3S5=Q�2�5=P <[2aNSL DnFe2CF 0^5 � � 3S2a<�3 LbAnN DX3 � 24Fe5 _�F�2 � � D4PE3S5=AGP.9+7]3�� YPDn>+> 5=<�5JAnP@<[A <�0+2�0ED4NO> � DMN[2�> 2?3S5JdnP �'D Fe7E3S<[AG: 5=P <[2aNSL DnFe2�FaD4NO>BDMIg3SA N�24U�7+5=N�243 ��N�5=<�5JP^d�A4Lh%P+5 �� ��� ��� �� � � LbAGN 3SAMLb< � DMN�2�5JP'<�2aN�L DGFe2�<[Ac<�0^2�0EDMN�> ��D4N�2 ����2aQ 5gFe2�> N[5JQ�2aN�3 D4N�2�DMIg3SA :XDnF 0+5=P+2>'2 � 2aPE> 2aP'<���<�0+2aN[2eLbAGN[2 24DGFO0W5=P <[2aNSL DnFe2 FRDMNO>���AG7+Ig> 0]D?Q�2CN�24U�7+5=N�24>f> 5 ��2aN[2aP <�> 2aQ'56FH2 > N[5JQ�2aN

3�AMLb< ��D4N�2 �

�10+2 Dn> QnDMP'<OD4dG243A4L D@Fe7]3S<�An: 5=P <[2aNSL DnFe2 FaD4NO>��EAG7+<[IJ5=P+24> 5=P � N[2aQ'5JAG7]3 � D4NOD4dGNOD � 0E3�:XDaK

3�2a2a: dGA�A'> 2aP+An7+dG0 <[A 5J: � I=2a:B2aP�<B> K'PEDM:;5gF 9ED4N�N[5J2aNX3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP#AnP D FeI=7E3S<[2aN;AML

FHAG: � 7^<�2aN�37E3S5=P+dfFe7E3�<�AG: 5=P <[2aNSL DnFe2BFaD4NO> �B YP L DnFe<��\DaLb<�2aN 2 � � 2aN�5=:;2aP'<�5 P+d ��5J<�0�)���)�����7^P+5J<�3 ���12VP+A�� N[24DMI=5�a2B<�0ED4<c<[0+2X0EDMN�> ��D4N�2X> K'PED4:;56F 9EDMN[N�5=2aN 3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�563cDWQ�2RN�K

2 � 2?Fe<�5=Q�2 ��DaKW<[A � N[AMQ'56>'2 <�0+2VFaD � DM9+5=IJ5J<�KfAML1_]P+2��bdGNOD45JP FHA'> 2;2 � 24Fe7+<[5JAnP�DMPE>.IJA����bI6DM<[2aPEFeKFHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPB<�A D;FeIJ7]3S<�2RN�AML��1AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3 ���10+2aN[2eLbAGN[2��E> 243�5JdnPWAML D;FH7E3S<[AG: 5JP'<�2aN�L DGFe2

FRDMNO>�<�AW9^7+5JIg> D;<�5=dG0'<�I=K�FeAG7 � IJ24> � DMN�DMI=IJ2aI�FHAG: � 7^<�2aN�7]3S5JP^d.DWFHIJ7E3�<�2aN AML �1AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3c5g3

U�7+5=<�2 Q 5gDM9+I=2�5JPX<[0+2�Lb7+<�7+N[2 �

�A��12aQ�2RN��&<�0+2f> 5g3�Dn> QnDMP'<ODMdn243cAML�D�Fe7E3S<[AG: 5JP'<�2aN�L DGFe2VFaD4NO>,AG7+< ��2a5Jdn0*5=<O3CDG> QnDMP'<OD4dG243

LbAnNc<[0+2;>'243S5=dGP,A4L�D 3�K+3�<�2a: <[0EDM< ��Dn3�5JP'<�2RPE> 24>WAnP+IJK�<�AX9E2XD <[243S<[9E24>kLbAnNc<[0+2;>'K PED4:;56F

9]DMN�N[5J2aN�:;24FO0EDMP+5g3S: ���10+2RN�2eLbAnN�2�����2 � A�3S< � AGP+24>�<�0+2B> 2?3S5JdnP.AML D FH7E3S<[AG: 5=P <[2aNSL DnFe2 FRDMNO> �

5=PE3S<[24DG>WLbA'Fe7E3�5JP+dXAnP.7E3S5=P+dfD;3S<�DMPE>+D4NO> 5=P <[2aNSL DnFe2 � %�3�2cA4L�D;3�<ODMP]>+DMN�> 5JP'<�2aN�L DGFe2CN�24U�7+5=N�243

Page 54: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

D4PX2 � <[2aN�P]DMI 0]DMNO> ��DMN[2 :;A'> 7+I=2 � ) ��)�������"<�A 5=: � I=2a:@2RP�<"<�0+2�> K P]DM:;5gF19EDMN[N�5J2RN�3SK'PEFO0+N�A �

P^5�4D4<�5JAnP �*��An: � 7+<[2aNO3 5JP D.FeI=7E3S<[2aN FeAn:;:B7+P+5=FaDM<[2 ��5J<[0*<[0+563 :;A'> 7+I=2;7E3�5JP+d�D.3�<ODMP]>+DMN�>

5=P <[2aNSL DnFe2��\<�0+2aN[2eLbAGN[2XFeI=7E3S<[2aNO3 9EDG3�24>*AnP*0^2a<�2aN[AGdn2aP+AG7]3 FeAGI=IJ24Fe<[5JAnP A4L FeAn: � 7+<[2aNO3CFaDMP�7E3S2

<[0+2�3�DM:V2.3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP!0ED4NO> � DMN[2 � �10'7E3;7E3S2.A4LBD,3�<ODMP]>+DMN�>#5JP'<�2aN�L DGFe2f:XD ��2?3 <[0+2

9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 0]DMNO> ��DMN[2 � AGN[<OD49+IJ2 �

�10+2"5=: � IJ2R:;2eP'<OD4<�5=AGP�AML]> K'PEDM:V56F&9EDMN[N�5J2RN\3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP�N�2?U 7+5=N�243 � DMN�DMI=IJ2aIn5JP � 7^<\DMPE>

An7+< � 7+<�3S5JdnPEDMIg3��Z�10+2aN�2HLbAGN�2 �G<�0+2 3S2aI=24Fe<[5JAGP A4L&D4P@5=P <[2aNSL DnFe2���Dn3T9EDG3�24>cAGP <[0+2�DaQnDM5=I6D49+5JI=5J<�K�AML

5=P � 7+<�D4PE> An7+< � 7+< � 5JPE3\AGPB<�0ED4< 5=P <[2aNSL DnFe2 �&��:;AGP+d�<�0+2�3�<ODMP]>+DMN�>; �G� 5JP'<�2aN�L DGFe243\DaQnDM5JIgDM9+I=2

AnPXFeAn: � 7+<[2aNO3 �G<�0+2�3�2aN�5gDMI � AGN[< � DG3�P+AG<�3S2RIJ24Fe<[24> > 7+2�<�A <[0+2I=A��*9]DMPE> ��5g> <�0 3S2aN[56DMI^PEDM<[7+N�2

A4L�5J<�3�>^DM<ODf �G� D4PE> IJ5=:;5J<[24>;P 7^:@9E2aN�A4L� �G� � 5JPE3 �;�I=<�0+An7+dG0 �T<�0^2 �+��� 9+7E3C3S7 � � AnN�<O3

� DMNOD4IJI=2aI 5=P � 7+<iDMPE>cAn7+< � 7^<���5J<���Dn3TP+AG<i3S2aI=24Fe<�2?>c> 7+2�<�A�5=<O3"FHAG: � I=2 � 5JP'<�2aN�L DGFe2 DMPE> > 5 �XFH7+IJ<3�AMLb< ��D4N�2XFHAGP'<�N�AnI �X�10'7E3 �\<�0+2BAGP^IJK.N�2?DG3SAnPEDM9^IJ2;A � <�5=AGP � DG3c<�AX7E3�2XD � � � � � � � � � DG3CDMP

5=P <[2aNSL DnFe2c<[AX<�0+2 9ED4N�N[5J2aN 3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP.0EDMN�> ��D4N�2 � � � N�5JP'<�2RN � AGN[< 0EDG3 2aP+AG7^dG0�5JP � 7^<

D4PE> An7+< � 7+<�3�5JdnPEDMIg3D4PE> � N[A4Q 5g> 2431DB3S5=: � I=2��'> 5JN[24Fe<��'3�AMLb< ��D4N�2 FHAGP'<�N�AnI&AMLi �G� � 5JPE3 �

� �Jj �Jj ��2aP'<�N�AnP+56FR3�)iN[5JP'<�2aN�)\AGN�<�Dn3D4P. YP'<�2aN�L DGFe2�<�AV) ��)�����

�IJ:VA�3S< DMI=I\) ��3�DMP]>��1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3 � N�A4Q'56> 2CDBFe2aP'<�N�AnP+56FR3 � DMN�DMIJI=2aI � N[5JP'<�2aN � AGN[<5=P <[2aN �

L DnFe2 ��� FH2aP <[N�AnP+56Fa3 � N[5JP'<�2aN � AGN�<�5g3 9EDn3S5gFaDMI=IJKVD � D4NODMI=IJ2aI � AGN�<�0]D?Q'5JP^d DMP �c9+5=<1An7+< � 7^<�9+7E3��5=<�0�3�AG:;2 FeAGP'<�N[AGI\AG7+< � 7+<O3�DMPE>�3S<�DM<�7]35JP � 7+<O3 �c��AG7+P'<�5=P+d;<�0^243S2 3S<OD4<�7E3�I=5JP+243 �+<�0+2RN�2 D4N�2

DnFe<�7]DMIJI=K!j � An7+< � 7+<;3�5JdnPEDMIg3 DMPE> mW5JP � 7^<B3S5JdnPEDMIg3cAGP D.Fe2aP'<�N�AnP+56FR3 � N[5JP'<�2aN � AnN�< � ��AG:;2

FHAG: � 7^<�2aN�3 � N�A4Q 5g> 2�2 � <�2aP]> 24>cLb7+PEFe<[5JAGP]DMIJ5=<�K � D4NODMI=IJ2aI � AGN[<O3�<�0ED4<�DMI=IJA������ 9^5J<19^56> 5=N�24Fe<[5JAnPEDMI>^DM<OD�FeAnP+P+24Fe<[5JAnPE3 �\9+7+< <�0^2X3 � 24Fe5 _�FaD4<�5JAnPE3�LbAnN <�0+2V9+56> 5=N�24FH<�5JAnPEDMI � N[5JP'<�2aN � AGN[<cLbN�An: > 5`L �

Lb2RN�2aP'< Q�2aPE> AnNO3cD4N�2;P^AG< 3�<OD4PE>+DMN�>���DMP]> <[0+2 � 2RNSLbAGN[:XDMP]Fe2@5=: � N[AMQ�2R:@2HP <�563�P+An<BDG3 dGN�2?DM<

Dn3 AnP+2X:;5Jdn0 < 5=:XDMdn5JP+2 ���A���2aQ�2aN��ZDMI=I1AML�<�0^243S2 � D4NODMI=IJ2aI � AGN�<�3@FRDMP �1AnN � Dn3 Fe2aP'<�N�AnP+56FR3

FHAG: � D4<�5=9+IJ2�7^P+56> 5=N�24FH<�5JAnPEDMI � AGN�<�3��

� AC2aPE3�7+N�2 <�0]DM<�)���)�����VFaD4P;9E2�7E3S2?> ��5=<�0XD4P KV)1� �a��AGN�+3�<ODM<[5JAnP � )���)����� : D ��243

7]3S2.AMLCAnP+IJK <�0+A83S2WLb7+PEFH<�5JAnPE3@<[0EDM<XD4N�2�3�7 � � AGN[<�24>!9 K D,3�<OD4PE>+DMN�> � � � � � � � � ��� � ���� �� � � � � � � � � �

Page 55: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

)"0 K^3S5gFaDMI=IJK���DXFe2aP'<�N�AnP+56FR3�FeAG: � DM<[5J9+I=2 � N[5JP'<�2aN � AnN�< 5JP'<�2aN�L DGFe2 5g3�DaQnDM5JIgDM9+I=2BDG3CD ��� � mFHAGP+P+2?Fe<�AnN�AnP�DMI=:;A�3�<�D4IJI�)1��3 DMPE> �1AnN �^3S<�DM<�5=AGPE3 �c�(P^AG<OD49+IJ2 2 � Fe2 � <�5=AGPW<[AX<�0+5g3563AnI6> 2RN� %�� ��AGN�+3�<ODM<[5JAnP,0EDMN�> ��D4N�2�� ��0+5gF 0�> A�243 P+AG< 0EDaQ�2VD � N�5=P <[2aN � AGN[<c5JP'<�2RNSL DGFH2 �;�') ������

3�<OD4<�5JAnPfm DMPE> � ) �����3�<ODM<[5JAnP � � �1AnN �^3S<OD4<�5=AGPE3 � N�A4Q'56> 2 DCFe2aP'<�N[AGP+5gFa3�FeAG: � DM<�5=9+IJ2 � N�5JP'<�2RN

� AnN�<�5JP'<�2aN�L DGFe2�<[0+N�An7+dG0�DcP^AGP�� 3S<�DMPE>+D4NO> � � � 5JPX:;5=P+56D4<�7+N[2��^���' I=5���2�FeAGP+P^24Fe<�AnN �

� �Jj � � ��AMLb< � DMN�2B��AGP'<�N[AGI&AML )iN[5JP'<�2aN )TAGN[<

)1��31DMP]> ��AGN�+3�<OD4<�5JAnPE312 � 24Fe7+<[5JP+dCD %��� �!A � 2aNOD4<�5JP^dB3SK^3S<�2R: � N[A4Q 5g> 2�FHAGP'<�N�AnI A4L"<[0+2

� N�5JP'<�2RN � AGN[<;<�0^N�AG7^dG0 > 2aQ'56FH2��Y3 � 24Fe5`_ F;FeAGP'<�N[AGI�Lb7+PEFe<[5JAnPE3 � 7]3S5JP^d �%���������� ��DMPE>!3�K+3�<�2a:

FRDMIJIg3�� �I=<�0+An7+dG0 <�0+2?3S2WLb7+PEFH<�5JAnPE3 � N�A4Q'56> 2�D 3�24Fe7+N[2�DGFaFe2?3�3;<�A <�0^2 � N�5=P <[2aN � AGN[<W9'K!D

7]3S2aN � N�A'Fe2?3�3 �'<�0+2?3S2Lb7+P]Fe<�5=AGPE3"5JP]Fe7+N�3�K+3�<�2a: FRDMIJIEA4Q�2aN[0+24DG> ��0+5gF 0V3S5=dGP+5 _�FaDMP'<�I=KcI=5J:;5=<O3T<[0+2

P'7+:B9E2aN AML�N�24Dn>+3 � ��N�5J<[243c<�A.<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN�<B<�0]DM<BFaD4P,9E2 � 2aN�LbAGN[:;24> 5=P DWdG5=Q�2aP,<�5=:;2

� 2aN[5JA'> � �1243�56> 2?3 ��> 2 � 2aPE>'5JP+d,7 � AnP <�0^2�3SK^3S<�2R:"! 3 5JP'<�2aN[PEDMI�0ED4NO> � DMN�2�5JP'<�2RNSL DGFH2W<�A <[0+2

� N�5JP'<�2RN � AnN�<�N�2adn563�<�2aN�3 � <[0+243�2�A � 2aNOD4<�5JAnPE3�DMN�2CdG24D4N�24>;<[A � DMN�>+3 9^IJA'F �X>+DM<�D <[NOD4PE3 Lb2aN �

� > 5JN[24Fe<XN�2?DG> � ��N�5J<[2,DnFaFe243[3;<�A <[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<�! 3fFeAGP'<�N[AGI N�2RdG563�<�2aN�3 � N�A4Q'56> 243;<[0+2

L Dn3S<[243S<B:;24FO0EDMP^563S: LbAnNBFeAGP'<�N[AGI=IJ5JP^d.3S5=dGPED4I63 AGP <�0^2 � N�5JP'<�2RN � AGN[< � �10+243S2fFeAnP <[N�AnI1N�2RdG563 �

<[2aNO3�FRDMP;2a5=<�0+2RN 9E2�: D � � 24>@5=P <[Ac<[0+2 FeAn: � 7+<[2aN�! 3T:;2a:;AnN�K DG>+> N[243�3�3 � DGFH2�AGN� �G� Dn>+> N�2?3�3

3 � DGFH2 ��)1� � � �?��� � �� � � � ���V3SK^3S<�2R:X3�DMPE>X3SAn:;2�AML\<�0^2 )T2aP'<�5=7+:��b9EDG3�24> FeAG: � 7+<�2RNO3"0EDaQ�2

D4P; �n� :XD � � 24> � N�5JP'<�2RN � AGN[<���5J<�0 � N�A4Q 5g3S5=AGP�LbAnN"<�0^N�2a2 � N[5JP'<�2aN � AGN[<O3���5J<[0c9EDn3S2�DG>+> N[243�3�243

� �n� � 49 FR� �"D4PE> � � �G� FHAGN�N[243 � AnPE> 5JP^d.<�A.- � �Y��� � � N�5JP'<�2RN�PEDM:V243 $&) ��j ��$&)�� � DMPE>$&)��� � � � � ��� K � 56FRDMI���AGN �^3S<�DM<[5JAGP]3 � 5=PEFeI=7E> 5JP^dc ���- )TA��12RN1)1��3 �+��1� �I � 0EDG3 �'��),� � AGI��

I=A�3�D4PE>,�'%�� � ) �����3�<ODM<[5JAnPE3 � 0]D?Q�2C<�0+2 � N�5JP'<�2RN � AGN[<�:XD � � 24>W5JPf<�0+2 :;2R:;AGN[K;Dn>+> N�2?3�3

3 � DGFH2 �c��AGN �^3S<�DM<[5JAGP]3�0EDaQ'5JP+dXDX)1�� I=A'FaDMI"9^7E3�dG2aP+2RNODMI=IJK � N�A4Q'56> 2 DMP� �� �(9+7E3�5JP'<�2aN�L DGFe2

Q'56D�) �� �? �� � 9+N�5g> dG2�Fe5=NOFe7^5J<�N[K �\�IJ<[0+AG7^dG0B �G� > 2aQ'56Fe2?3 AnP;D4P; ��'� 9+7E3�DMN[2�5JP'<�2aPE>'24>c<�A�9E2

�n�(:XD � � 24>�� �1AnN �^3S<OD4<�5=AGPE30]D?Q'5JP^dX)1�� 9+7]3S243: D � <�0+2B ��'�/5JP'<�2aN�L DGFe2 � DG>+> N[243�3�3 � DnFe2 �

<[AfD � AnN�<�5=AGP,A4L�:;2R:;AGN[K � � � � � �10+2aN�2HLbAGN�2 � <�0+2 � N[5JP'<�2aN � AGN�<CAGP�3S7EFO0�3SK^3S<[2a:X35g35JP.L DGFH<

:V2a:;AGN[K :XD � � 2?> �

��AG:V2�Q�2aNO3�5JAGP A4LZ%��� � �45JPEFHIJ7E> 5=P+d $ 5=P 7 � �'DMI=IJA�� 7E3�2aN � N�A'FH243�3�243 <[Ac0EDaQ�2�> 5=N�24Fe<�DnFaFe243[3

<[AC �n� > 2aQ'56Fe2?3��\�A��12aQ�2RN��eLbAGNZ<�0+A83S2�Q�2aN�3S5JAnPE3TA4L&%��� �*<[0EDM<i> A�P+An<�DMI=IJA�� > 5JN[24Fe<\DGFRFe243�3\<�A

Page 56: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

<[0+2 �G� > 2aQ'56Fe2��n<�0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<1N[2adG5g3S<�2RN1FRDMPB9 2�:XD � � 24> 5JP'<�ACD�7E3�2aN � N[A'Fe243[3�! 3":;2R:;AGN[KLbAnN�>'5JN�2?Fe<�FeAnP <[N�AnI&AML�<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[< �

� �Jj � ��DM<�D ��AG:V:@7+P^56FaD4<�5JAnPB�2a< �1AnN �

�10+2"L DGFe<&<[0EDM<Z) ��) �����5J<O3�2aI`L^FRDMP 9E217E3�24>LbAGNZ>+DM<�DFeAn:;:B7+P+5=FaDM<[5JAnP9E2a< �12R2aP )��3 � DG3

P^AG<1N[24DMI=5�a2?>c7+P <[5JIE<�0^2�FeAn: � I=2a<�5=AGPcA4L\<�0+2�_EN�3S< � N�AG<[AG<�K � 2 � )���)����� � ���10+2aN[2eLbAGN[2��'> 7+N�5=P+d<[0+2�5=P+5J<[56DMI � 0EDG3�2 AML\<�0^2�)���)� ���B> 2?3S5JdnP;5J<�� DG31Dn3�3�7+:;24> <�0ED4<�)��3 �Y)1� �a��AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3 �

��AG7+Ig>W0EDaQ�2CD;3S2 � DMNOD4<�2 >+DM<�D;FeAG:V:@7+P^56FaD4<�5JAnP@P^2a< �1AGN� �� YPW<[0+2 3�5J: � IJ243�< LbAGN[: �+<�0^2 >+D4<OD

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPVP+2a< �1AnN �XFaD4P.9E2 D �'$& �)!FeAnP+P+24FH<�5JAnP �bP 7+I=I&:;A'> 2a: FeAnP+P+24FH<�5JAnPX<�0+N[AG7+dn0

DV3S2aN[56DMI � AGN[<�� ��9+7+<�dn2aP+2aN�DMIJI=KX5J<�563�DMP�"<�0+2RN�P+2a<�P+2a< ��AGN � ����IJ<�0^AG7+dn0.) ��) ���� � N�A4Q'56> 2?3

I=A�� IgDM<�2RPEFeK >+D4<OD.FeAn:;:B7+P+56FRDM<�5=AGP.9E2a< �12R2aP ) �3 � <[0+2f>+DM<�D 9ED4PE> ��5g> <�0 563cI=A�� � � � �[jam ���9'K <[243 �?3 � � �10^2aN�2eLbAnN�2���D >+D4<OD FHAG:;:B7+P+5gFeD4<�5JAnP P+2a< �1AnN � 5g3X> 243S5=NOD49+IJ2WLbAnN 9^IJA'F �!>+D4<OD

<[NOD4PE3 Lb2aN�3 9E2a< ��2a2aP;<[0+2C) �3 �

+AGN�<[0+2 Fe7^N�N�2RP <�5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnPE3 A4L�)���)�����fFeAnP+P+24FH<�5JP^d �;AGN �;)1��3 �&0+5Jdn0.9EDMP]> ���5g> <�0 >+D4<OD,P+2a< �1AnN �^3;DMN[2 P^AG<XN�24U�7+5=N�24> � �A��12RQ�2aN��10^5JdG0!9]DMPE> ��5g> <�0�FeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP

P^2a< �1AGN�+3BIJ5���2f�� �)�)� �1 "���� �� EDG3S< i<[0+2aN[P+2a< �[j����n-W9+5J<�3 �?3 �VDMPE> ����- DMN[2,D4<�<[NODGFH<�5JQ�2

FO0+An56Fe2431LbAGN�9+I=A'F��f>+D4<OD;FeAn:;:B7+P+56FHDM<[5JAnP���5J<[0+5JPkD IgDMN�dn2 �[j�� � N[A'Fe243[3SAGN�3�AGN�:;AGN[2 ��FeIJ7]3S<�2RN

A4L�0+5=dG0��b2aPE> �1AGN�+3�<OD4<�5JAnPE3��

� � � �K P]DM:;5gF��D4N�N�5=2aN�-W2?F 0ED4P+563�: 5=Pf) ��)�����

��3�:;2aP'<�5=AGP+24>W2?DMN�I=5J2aN �T7E3�2;AML�D � N�5JP'<�2RN � AnN�< Dn3 DMP 5JP'<�2RNSL DGFH2 <�A.<�0^2;> K'PED4:;56F 9EDMN�

N[5J2aNf3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP 0ED4NO> � DMN�2 �Y)���)������ LbAnN.D FHIJ7E3�<�2aN;A4L �1AnN �^3S<OD4<�5=AGP N�243�7+IJ<[24> 5=P

P^2�� � N[AG9+I=2a:X3�� ��P 2 � <�2aP]> 24>,$T����� > K'PEDM:V56F@9ED4N�N[5J2aNB3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP A � 2RNODM<[5JAnP DG3

>'243�FeN[5J9E24> 5=P,3�24Fe<[5JAGP ��� � � FaD4P+P+AG< 9E2B5J: � IJ2a:;2HP'<�24>;7E3�5JP+d.<[0+2 � N�5JP'<�2RN � AnN�<c5=P <[2aNSL DnFe2 �

�10^2;3�AGIJ7^<�5JAnP.<�AX<�0^563 � N[AG9+I=2a: �ED4IJ<�0^AG7+dn0,3�5J:;5=I6DMN�<�AV<�0+2 2 � <�2RPE> 24>f$T�����(5J: � IJ2a:B2aP'<OD��

<[5JAnP ��N�24U�7+5JN[24>cP+An< AnP+IJKBD�P+2 � A � 2aN�DM<[5JAGPV3S2?U 7+2RPEFe21LbAGN�9ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP �n9+7+<�DMIg3SA

:VA'> 5`_�FRDM<�5=AGP.A4L1<[0+2c9]DMN�N[5J2aN�IJAGdn56F 5J<O3�2aI`L ���10+2 ��2aKf> 5 � 2RN�2aPEFH243D4N�2C<�0+2 7E3�2 AML D@:;2R:;AGN[K

2RIJ2a:;2RP <�5JPX<[0+2 9EDMN[N�5J2RN�IJAGdn56F DMP]>WD < ��A � � 0EDn3S2c9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP A � 2aNOD4<�5JAnP �E9 An<�0

A4L���0+5gF 0fDMN[2C> 243�FHN�5J9E24>;5=P;<�0+2�LbAnIJIJA���5=P+dB3S24FH<�5JAnPE3��

Page 57: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��m

� � � �Jj ��DGF � dnN�An7+PE>

�10+2�3S24U�7+2aPEFH2�AML\A � 2aN�DM<[5JAGP]3 LbAGN�Dc> K'PED4:;56F19ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP �'Dn31> 243[FeN�5=9E24> 5=P

3�24Fe<[5JAGP � � �'N�24U�7+5=N�243�AGP+I=K � � �� � � � � � � � � � 2aN19]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPXD4PE>XFaDMP

9E2C5J: � I=2a:B2aP�<�24>c7]3S5JP^d;DBFeAG:B9+5=PEDM<[AGN�5gDMI�Fe5=NOFe7+5=< LbAnN9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPXIJAGdn56F DG3 �

��10+2XDG>^> N�243[3 DMPE> >+D4<ODW9+7]3S243 AML�<�0^2X)� � � N�A'FH243�3�AGNO3 �CDMN[2X> 5JN[24Fe<[IJK�FeAnP+P+24Fe<[24>.<�A

<�0+2�9]DMN�N[5J2aN�<[N�2a2�I=AGdG5gF ���10+2�DG>+>'N�243[31> 24FHA'> 2 Fe5=NOFe7+5=<"AML\<[0+2 � N�A'Fe2?3�3SAnN15g3 N�2?3 � AGPE3�5J9+I=2

<�AX> 2?FeA'> 2 <�0^2c:;2a:VAGN�KBN�2HLb2aN�2aP]Fe2431<�A 3 � 24Fe5 _�F�:;2R:;AGN[KB3 � DnFe2BDG39]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�A �

P+5�4D4<�5=AGP N[24U�7+243S< � �10^2aN�2eLbAnN�2���P+A�DG>+>'5J<�5=AGPED4I9^5J< 563 N�2?U 7+5=N�24>�<�A�5JPE> 5gFaDM<[2X9EDMN[N�5J2RN

3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP N[24U 7^243S< � �1243�56> 2?3 �"<�0^2.DG>^> N�243[3@>'24FeA'> 2fIJAGdn56F;563 N�2?3 � AGPE3�5J9+I=2;LbAGN

I6DM<�F 0^5JP+dB<�0+2 DG>+>'N�243[3 �Y��D4<OD � DMd � -.Dn3 � �1LbAGN�9EDMN[N�5=2aNI=AGdn56FcD4PE> LbAnN�<�0^2c5JP]3S2aN[<�5JAnP

AML�:;2R:;AGN[K ��D45J<�3�<ODM<[243�AGPW<[0+2 9EDG3�5631A4L�<�0+2 An7+< � 7^< LbN[AG: <[0+2 9EDMN[N�5J2RN�<�N�2R2 �"�2RPEFe2��

9EDMN[N�5J2RN�IJAGdn56F�<�N[2a2 56315=: � IJ2R:@2HP <[24>c2 � DGFe<[IJKVDG3�3S0+A���Pf5JPf T5Jdn7+N�2� ��� �

��10+2B)� 3�<�0]DM<�2 � 24Fe7^<�2 9EDMN[N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnPWN�2?U 7+2?3S< �YDV$T����� � DMN[2�LbAGN�Fe24>X<�A��DM5=< � 5 L\9EDMN[N�5J2RN1P+An<�3�DM<[563Y_E24> ��9'K@<[0+2 Dn>+> N�2?3�3�> 24FHA'> 2 IJAGdn56F �Z�10+56315g31DnFaFeAG: � IJ5g3S0+24>

9 KC2 � <[2aPE> 5=P+d�<[0+2�$T����� A � 2RNODM<[5JAnP �b9 KC5JPE3�2aN�<[5JP+d�:;2a:;AnN�K�� DM5=<�FeK^FeIJ243 � �4<�0+2RN�2eLbAnN�2��

D )� <[0EDM<B563 � DM5=<�5JP^d�FaDMP+P^AG<B2 � 2?Fe7+<�2 DMP'K,AG<[0+2aN A � 2aN�DM<[5JAGP 7+P'<�5JI�<�0+2X9ED4N�N[5J2aN 5g3

3�DM<[563Y_E24> �b7+P <[5JI�)�,N�2a<[7+N�PE3TLbN[AG: $T����� � � �10^563"2aIJ5=:;5JP]DM<�2?3 <[0+2 � A�3[3S5J9^5JIJ5=<�KcAMLZDC)�

DMN�N[5JQ'5JP+d DM< <�0+2 9]DMN�N[5J2aN�DMPE>.<�0+2RP � 2RNSLbAGN[:;5JP^d;AG<[0+2aN�A � 2RNODM<[5JAnPE3���0+5gF 0kFaDMP�N�2?3S7+I=<

5JPX<�0+2C)� :;5g3�3S5=P+dc<[0+2 AG7+< � 7+<�AMLZ<�0+2CFeAn:@9^5JPED4<�AGN[56D4I 9ED4N�N�5=2aN�IJAndG5gF�<[N�2a2 �

��IJI�<�0+2 )��3 � DMN[<�56FH5 � D4<�5JP^dc5JPfDc9ED4N�N[5J2aN � <�2RN�:;5=PEDM<[2�<�0+2a5=N�$T����� FHK+FeI=243�3S5=:@7+I=<OD4P+2��

AG7E3�IJKfD?Lb<[2aN<[0+2 D4N�N[5JQnDMI&A4L�<�0+2CI6Dn3S<�) 5=PW<[0+2 dGN�An7 � DM<�<�0^2c9ED4N�N�5=2aN � �10 7E3 �EDMI=IT<[0+2

) �3�N�24Dn> � I=A�DG> �T<[0+2 3[DM:;2�9+5=<�Q�24Fe<�AnNTLbN�An: <�0+2�>+D4<ODc9+7E3�Dn31D�N[243S7^IJ<�AML FeAG: � IJ2a<[5JAGP

AMLZ$T����� FeK+FHIJ2 �\�AC)� FaDMPXFO0ED4P+dG2�5=<O3"AG7^< � 7+<�L DG3�<�2aP+AG7^dG0;<[A FaD47E3S2�<[0+2 � N�An9+IJ2a:

AML�An<�0+2aN�)��3�3S2a2a5=P+dBD ��N�AGP^d � > 5 ��2aN[2aP <�"9+5=<�Q�24Fe<[AGN�AGPX5=<O3�>+D4<OD 9+7E3��

�10+243�2cAG9]3S2aN[QGD4<�5=AGPE3 DMN[2 � N�2?3S2aP'<�24>W<[AXFeIgDMN�5 LbKX<�0+2C:;A'> 5`_ FaDM<[5JAGP]3N�24U�7+5=N�24>@LbAGN 5=: � IJ2 �

:V2aP <[5JP+d > K'PEDM:;5gF9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPXAGPkFeIJ7]3S<�2RN�AML���AGN �^3S<�DM<[5JAGPf7E3S5=P+dVD@3�<ODMP]>+DMN�>

� N�5JP'<�2RN � AnN�<�5JP'<�2aN�L DGFe2 �

Page 58: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

� � � � � �!0 K D@-W2a:VAGN�KB"I=2a:;2aP'<�5JPf��DMN[N�5J2RN�$ AGdn56F AML�)���)� ����

�!0 Kf563�<�0^2aN�2BDX:;2a:;AnN�K;2aI=2a:;2aP'<���5J<[0+5JP.2?DGFO0�) ��)�����k7+P+5J<� �@�10^2;3�0+AGN[<cD4PE3 ��2aN

5g3 �+9E24FaD47E3S2 5=<�5631P+2a2?> 24>@<[A@2aP]3S7+N[2�<�0ED4<<[0+2 9EDMN[N�5=2aN�dGAB3�5JdGP]DMI\N�2a:XD45JPE3"QnDMI=56>;7+P'<�5=I 5J<�0]DG3

9E2a2RPWAG9^<ODM5=P+24>;9'KXDMI=I&<�0+2 � N[A'Fe243�3�AGN�3����10+2 IJAGP^d;D4PE3 ��2aN LbAnIJI=A ��3 �

)1��3�DMPE>.��AGN �^3S<�DM<[5JAGP]3�DMN[2BFeAGP+P^24Fe<�2?> <�AX<[0+2c9ED4N�N[5J2aN 3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnPWIJAndG5gF�AML )����

)����� <�0+N[AG7+dn0;D � DMN�DMI=IJ2aI � N�5JP'<�2RN � AGN[<15=P <[2aNSL DnFe2 �\� � N�5=P <[2aN � AGN[<�563�DMPV �G� > 2RQ 5gFe215=P@<[0+2

Dn>+> N[243�3�3 � DGFH2cAML D@)1�!AnN���AGN �^3S<�DM<[5JAGP�D4PE> <[0+2 3�5JdnPEDMIg3 AnPW<�0^2 � N[5JP'<�2aN � AnN�<�An7+< � 7+<�D4N�2

FHAGP'<�N�AnIJI=24> 9'K.5JP'<�2RN�PED4I"N�2adn563�<�2aN�3��;�10^2 � N[A'Fe243[3SAGN A4L�Df) �/AnN ��AGN �^3S<�DM<[5JAGP�FeAnP <[N�AGIg3�<[0+2

3�<OD4<�7E3�AML&<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<�! 3"An7+< � 7^<�3S5=dGPED4I63"9'K ��N�5=<�5=P+d <�A <�0+2�AG7^< � 7+<�N[2adG5g3S<�2RNO3 � IgDM<OFO0+243 � �<[0+2aN[2eLbAGN[2.D � N�5=P <[2aN � AGN�<B:XD45JP'<ODM5=PE3c<�0^2 � N�2aQ'5JAn7E3 QnD4IJ7+2f7+P <[5JI�D.P+2�� QnD4IJ7+2X563 ��N�5=<�<[2aP

<[A.<�0+2VN�2adn563S<[2aN �f�&AWdG2R< <�0+2V3S<�DM<�7]3cAML�<�0+2;5=P � 7+<C3�5JdGP]DMI63 D � N�A'FH243�3�AGN � 2RNSLbAGN[:X3 D N[24DG>

A � 2aNOD4<�5JAnP AnP 5=P � 7+<�N�2adn563S<[2aN �b9+7 ��2aN�� �c�10'7E3 ��� � � AML <�0+2 � N[A'Fe243[3SAGN ! 3 3S5=dGPED4I63 � DG>+>'N�243[3 �>^DM<ODVDMPE>XFeAnP <[N�AGIg3 � DMN[2cDaQnDM5=I6D49+IJ2�AnPW<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[< �

�10+2 7E3S2 A4L � N�5=P <[2aN � AnN�< � A83S243�P+2�� 563[3S7+2?3 �

���3�N�24Dn>,DMPE> ��N�5=<�2BA � 2aN�DM<�5=AGPE3 AGP,N[2adG5g3S<[2aNO3 DMN[2@5=P <[2aN�P]DMI"A � 2RNODM<[5JAnPE3 �"<[0+243S2BA � 2aN�

DM<�5=AGPE3 � 5JP,L DnFe<;$T� ��� A � 2aNOD4<�5=AGPE3 �BFaDMP^P+AG<B9E2W2 � <�2aP]> 24>,9 K DMP 2 � <[2aN�PED4I�> 2aQ'56Fe2FeAGP+P^24Fe<�2?> <[A � N[5JP'<�2aN � AGN[< �f�10+2aN�2HLbAGN�2 DW3S5=P+dGI=2;FHK+FeI=2 2 � <�2aPE>'24> $T� ��� >'K PED4:;56F

9EDMN[N�5J2RN1:;24FO0ED4P+563�: FaD4P+P+AG<�9E2�5=: � I=2a:@2HP'<�24> �h�10+2�:;5=P+5J: 7+:/5=: � IJ2R:@2HP <�DM<[5JAGP ��5=IJI

N�24U�7+5JN[2 D )1� �a��AGN�+3�<ODM<[5JAnP.<�A dG2RP+2aNOD4<�2CDc9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP;N[24U�7+243S<�9 KV2 � �24Fe7+<[5JP+d.AnP+2 � AnN�< ��N�5=<�2XA � 2aN�DM<�5=AGP DMPE>,<�0^2aP � 2RNSLbAGN[:;5JP^d.AGP+2XN�2?DG>,A � 2aN�DM<�5=AGP <�A

F 0+2?F��B<�0+2CD4PE3 ��2aN � dnA ��� DM5=<���LbN�AG: <[0+2 9EDMN[N�5J2RN1IJAndG5gF �

��2 � 2aPE> 5=P+d.7 � AGP <[0+2@0]DMNO> ��DMN[2XAML�<�0^2;)1� AGNc��AGN�+3�<OD4<�5JAnP �"<�0^2;:;5JP^5J: 7+: <�5=:;2

9 2R< ��2a2aPX< �1ABFeAnPE3S2?Fe7+<�5=Q�2 � AGN[<A � 2RNODM<[5JAnPE3 N�DMP+dn2431LbN�AG: j � 3�<�AVm���3��

��10+2�)���)�����C7+P+5=<"563�> 243�5JdnP+24>c<�ACFeAnP+P+24FH<1)1��3"AGN���AGN�+3�<ODM<[5JAnPE3 2 � 24Fe7^<�5JP^d�%��� �A � 2aNOD4<�5=P+d�3SK^3S<[2a: �X%��� � � N[A4Q 5g> 243cDX:@7^IJ<�5�� <�DG3 � 5=P+d;2aP'Q 5=N�AnP+:;2aP'<��E<�0+2RN�2eLbAnN�2;<[0+2

� A83�3�5J9+5=IJ5J<�KCAMLhD FeAGP'<�2 � <Z3 ��5J<�F 0 AnN�DMP 5JP'<�2RN�N�7 � <"A'FaFe7^N�N�5=P+d�9E2a< �12R2aPc<[0+2�< �1AC3S7EFRFe243 �3S5JQ�2 � AGN[<1A � 2aN�DM<[5JAGP]31FaD4P+P+AG<�9E2N[7+IJ24> AG7^< �Y��IJ<�0^AG7+dn0@5=< 5g3 � A83�3�5J9+I=2�<�A <�2R: � AGNOD4N�5=IJK

Page 59: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

> 563[DM9+I=2�5JP'<�2aN[N�7 � <�3 �G<[0+563&563ZD�>^DMP+dn2aN�An7E3 � NODnFe<�5gFe2�D4PE> ��5=IJI'9E2�> 563[Fe7E3�3�24>cP+ALb7^N�<�0^2aN�� �

�!FeAGP'<�2 � <�3 ��5J<OFO0 AGN�5=P <[2aN�N[7 � <�FaD4P 5JP'<�N[A'> 7EFe2�D > 2aIgDaKc5JP <[0+2�AGN�> 2aN�AMLh:;5JI=IJ5��Y3�24FeAGP]>+39 2R< ��2a2aPfFeAnPE3S24FH7+<�5=Q�2 � AGN[<A � 2aNOD4<�5JAnPE3��

� � N�5=P <[2aN � AGN�<Z5JP'<�2aN�L DGFe2�FaD4P+P+AG<i3S7 � � AnN�<"AnP+2�FeK^FeI=2 2 � <[2aPE> 24> $T�����*9ED4N�N�5=2aN\3SK'PEFO0+N�A �

P^5�4D4<�5JAnP;D4PE>@<[0+2aN�2�DMN[2�3�5JdnP+5`_�FRDMP'<1>'2aI6DaK^3i5=P��b9 2R< ��2a2aPBFeAnPE3S2?Fe7+<�5=Q�2 � N�5=P <[2aN � AGN[<�DnFaFe243[3S243 �

<[0+2aN[2eLbAGN[2��'DcFeAn:@9+5=PEDM<[AGN[56DMI^Fe5=NOFe7+5=<�FaD4P+P+AG<�9E27E3�24> LbAnN <[0+2�9EDMN[N�5J2RN13�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP@I=AGdG5gF

5=PX) ��) ���� �+��PXDG>+>'5J<�5=AGPED4I\3S5=dGPED4I 563�DMIg3SA N�2?U 7+5=N�24> <�A 2 � � I=56Fe5=<�I=K�5=PE> 5gFaDM<[2 D�9ED4N�N[5J2aN 3SK'P��FO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPXN[24U 7^243S<�D4PE> 5g3�FaDMI=IJ24> " � � � �� �

�10+2@LbAnIJIJA���5=P+d�3�Fe2RPEDMN[5JA���DG3[3S7+:V5JP+df<�0+2X7E3�2;AML 9]DMN�N[5J2aNCIJAndG56FB<�N�2R2 A4L \5JdG7^N�2 ��� �YDFHAG:B9+5JPED4<�AnN�56D4I&Fe5=NOFe7^5J<��iFeI6D4N�5 _E243 <[0+563 �

j ��) An7+< � 7+<O3 DW9ED4N�N[5J2aNB3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�N�24U�7+243�< ��5J<[0 9+5J<�3 ����DMPE> � ��0+5Jdn0 �b5JP��

FeIJ7E>'24>;5JPX9EDMN[N�5=2aN�� �

� ����AGP'<�2 � <�3 ��5=<OFO0 A'FRFe7+NO31LbAGN�)� �

��) ��CN�24DnF 0^243�<�0+2;9]DMN�N[5J2aNC5JPE3�<�N[7EFe<�5=AGP D4PE>,AG7+< � 7+<�3 D 9ED4N�N�5=2aN 3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP,N�2��

U 7+2?3S<���5J<[0X9+5J<�3� �BDMP]>W���"0+5Jdn0 � 5JP]FeIJ7E>'24>@5JPX9ED4N�N[5J2aN� �

� ��) ���N[24DG>^3DcdnA;3�5JdGP]DMI � 9ED4N�N�5=2aN�> AnP+2 ��AGPf5J<�315JP � 7^< �

m ��) ��B2aPEU�7+2a7^243;D P+2 � 9EDMN[N�5=2aNX3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP N�24U�7+243�< ��5=<�0 D,> 5 ��2aN�2aP'<B9EDMN[N�5J2RN

:XDG3 � �

� ��) N[2a<�7+N[PE3�LbN[AG: FeAGP'<�2 � <C3 ��5=<OFO0,D4PE> N[24DG>+3 5J<�3 � AGN[<c<�A�FO0+24F �X<�0+2 3S<OD4<�7E3cA4L�5J<�3

9EDMN[N�5J2RN�<[N�2a2BAG7^< � 7+< �;)� ��5JI=I"P+AG< 3S2a2 <[0+2B9EDMN[N�5J2RNc3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP � DMIJ<[0+AG7^dG0,5=<

0EDG3�A'FaFe7+N[N�24> � ���10'7E3 ��)� 0EDn3 � ��� � D@3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP � AG5JP'< �

� P+2 � :;24FO0EDMP^563S: 563�N�24U�7+5JN[24>;<�A;2RPE3S7+N[2 <�0ED4< DMI=IT<[0+2 )��35=P�D@9EDMN[N�5=2aNdnN�An7 � 0EDaQ�2

3�2a2aP�<�0+2VFeAn: � IJ2R<�5JAnP.AML D 9ED4N�N�5=2aNCDMPE>�<�0ED4<�P^A.)� ��0+56FO0 ��Dn3�5JP'Q�AGI=Q�24> 5=P <[0+2B9EDMN[N�5J2RN

FO0ED4P+dG243c5=<O3 AG7+< � 7+< �b9EDMN[N�5=2aNc:XDn3 � ��> 7+N�5=P+dW<[0+563 5JP'<�2aN[QnDMI �f�10+2aN[2@0]DG3c<�A.9E2XD �� � � � � �� �� � � 5JPf<�0+2 9ED4N�N[5J2aN�IJAndG56F <�AB0+AGIg>W<�0+2 3S<�DM<�7]3AML�<[0+2cAn7+< � 7+<�AMLi<�0+2C9EDMN[N�5J2RN<[N�2a2C7+P <[5JI

D4IJI�<�0^2;)��3�0EDaQ�2V3S2a2RP <[0+2@9]DMN�N[5J2aN �;�10'7E3 �&<[0+563 :;2a:;AnN�K;2aI=2a:;2aP'<�:B7E3S<�9E2;N[243S2R<���0+2aP

Page 60: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

D4IJI�<�0+2C)��310EDaQ�2�3�2a2aP;<[0+2 9EDMN[N�5J2RN �"�10^2�< ��AcIJAndG5gFIJ2aQ�2RI63TA4L"<[0+2 � �8<�N�An9E2 !+3�5JdGP]DMI\FeAn7+I6>@9E27]3S24>X<�AV> 5 ��2aN[2aP <[56D4<�2 9E2a< �12a2aPX<[0+2 9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPWN[24U 7^243S<1LbN[AG: DB)�!DMPE>W<[0+2

5=P LbAGN[:XDM<[5JAnP <[0EDM<�DB)� 0EDG3�3S2R2aPX<�0+2CFeAn: � IJ2R<�5JAnP@A4L"<[0+2CFe7+N[N�2aP'<�9EDMN[N�5=2aN �

�10+2aN[2eLbAGN[2XD � ��� � �� � � ���� �� 563cN[24U 7^5JN�2?>kLbAnN@5=: � IJ2R:@2HP <[5JP+dV<�0+2f> K'PEDM:V56F 9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP*LbAGNVD�FeIJ7E3�<�2aN A4LCFeAn: � 7+<[2aNO3 7E3S5=P+d <[0+563 � D4NODMI=IJ2aI � AnN�<B5JP'<�2aN�L DGFe2 � �10^563

3�24U�7+2aP'<�56D4I"FH5JNOFH7+5J<�FaDMP.9E2BD;FHIJA'F ��24>W3�K PEFO0+N[AGP+An7E3�Fe5=NOFe7+5=<AnN�5J<�FaD4P,3�5J: � [email protected]�2RP <

>'N�5JQ�2RPXDG3�K PEFO0+N[AGP+An7E3�Fe5=NOFe7+5=< �

��P@<[0+2�9EDn3S563�AML\<[0+243S2�N�2?3S7+I=<O3 ��<[0+2�5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGPCAMLZ> K'PEDM:V56F19ED4N�N�5=2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4D �

<[5JAnP���Dn31:;A'> 5 _E24>XDG3�3S0+A���PX5JPf T5=dG7+N[2 � � � ��10+563 :;A'> 5 _�FaDM<[5JAnP 9EDn3S5gFaDMI=IJK�<OD ��2?3�5=P <[A.DnFaFeAG7^P <C<�0+2;7]3S2;A4L D4P Dn>+> 5=<�5JAnPEDMI � ��<[N�An9 2 !

3�5JdnPEDMI ����DMN�N[5J2aNZN�24U�7+243�<O3 �S��<[N�An9 2��/j ����5J<[0@9]DMN�N[5J2aN�:XDn3 � 9+5=<O3 � �� � <[0+2:V2a:;AGN[K 2aIJ2a:V2aP�<<[Af3S5JdnPEDMIZ<�0+2 FeAG: � IJ2a<[5JAGPXA4L�DB9EDMN[N�5J2RN���0+2aN[24DG39]DMN�N[5J2aN�Y3�2a2aP �S��<[N�AG9E2��#� ����5J<[0.9EDMN[N�5J2RN: DG3 ��9+5=<O3 � � �� � <�0+2V:;2a:;AnN�KX2aIJ2R:;2aP'<<[A.3S5=dGPED4I�<�0ED4< D4IJI1<[0+2X)��3�5=P,<�0+2VdGN�An7 � 0EDaQ�2

3�2a2aPB<�0+2�FeAn: � IJ2R<�5JAnPcA4L\<�0+2�9ED4N�N[5J2aN �" +AGN ) �� ! 3"9EDMN[N�5J2RN <[N�2a2 �G<�0+2 ��<[N�AG9E2 3�5JdnPEDMI+LbN�An: )�

5g3�����24>@<[AGdn2a<�0+2RN���5J<�0f<�0+2 �O<[0X9EDMN[N�5J2RN�:XDG3 �;9+5J<�AML�)� 9E2eLbAnN�2 5J<�5g3����24>;<�A <[0+2 <�0

: DG3 �f9+5J< A4L�)��� �;�10+2B9ED4N�N�5=2aN � 3S2R2aP.<�N[2a2@AnNCDMP'<�5��b9ED4N�N�5=2aN�<[N�2a2 5g3�3�5J:;5=I6D4N<[A <[0+2B9EDMN[N�5J2RN

<[N�2a2 2 � Fe2 � < LbAGN�<�0^2�5=P Q�2RNO3S5=AGPBAML��8<�N�An9E2 3S5=dGPED4I �

� � � � ��DMN[N�5J2RN��4��P <[5�� ��DMN�N[5J2aN���2?U 7+2RPEFe2

�10+2c:VA'> 5`_�FRDM<�5=AGPE315=PW<[0+2c5=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5=AGPBAML�<�0+2 > K'PEDM:;5gF9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

:V24F 0]DMP+5g3S: D4I63�AWN�2?3S7+I=<�24>.5JP�:;A'> 5 _�FaDM<[5JAnPE3�<�AW<[0+2X3�24U 7^2aPEFe2 A4L�A � 2aNOD4<�5=AGPE3cN[24U 7^5JN�2?>W<�A

� 2aN�LbAGN[: Dc9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �

�10+2C3S24U�7+2aP]Fe2�AMLiA � 2aNOD4<�5=AGPE31LbAGN�D 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPX5JPf) ��) ����B563 �

j ���'DM:;2�Dn3"3S<[2 � � j ��AML � � � � �Z YP <[2aN�PED4I�<�A�24DGFO0 )1� �R� AnN �^3S<OD4<�5=AGPBD9+5=<&:XDG3 ��563\FeN[24DM<[24>AGN :XDM5=P <�DM5=P+24>X3S7EFO0W<[0EDM< <[0+2c9+5=< � A�3�5J<�5=AGP�FeAnN�N[243 � AGP]> 5JP+dX<[A 2?DGFO0 � N[A'Fe243�3�AGN <�0]DM<

��5JIJI � DMN�<[56Fe5 � DM<[2X5JP <�0+2X9ED4N�N[5J2aN 5g3@D j ��DMPE> <[0+2 � A�3S5=<�5=AGPE3BFeAGN[N�243 � AGPE> 5=P+d,<[A <[0+2

AG<�0^2aN � N�A'Fe243[3SAnNO3�DMN�2 DMI=I � �

� ���10+2@��<[N�An9 2 ��5=dGPED4IT5g3�D � � 2aP]> 24> <[A <�0+2 9ED4N�N[5J2aN�:XDn3 � �

Page 61: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��l

PEk B0

PE0 Bk

PE0 Strobe

PEk B1

PE1 Bk

PE1 Strobe

PEk Bn-1

PEn-1 Bk

PEn-1 Strobe

PEk B0

PE0 Bk

PE0 Strobe

PEk B1

PE1 Bk

PE1 Strobe

PEk Bn-1

PEn-1 Bk

PEn-1 Strobe

Barrier Logic Tree

Anti-Barrier Logic Tree

Set

Memory Element

Reset

PEk GO

T5Jdn7+N�2�� � � ��D4N�N[5J2aN�$ AndG56F�A4L�) ��)�����

���10+2�)1� �a��AGN�+3�<OD4<�5JAnP 2 � 24Fe7+<[243&D ��N[5J<[2 <[A<[0+2�N�2adn563�<�2aN\FeAnP <[N�AnIJIJ5=P+d�<�0^2 An7+< � 7+<�>+D4<OD9+5J<�3iA4L&<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[< ���10+2�9]DMN�N[5J2aN�:XDn3 �CDMP]> ��<[N�An9 2�AG7^< � 7+< 3S5=dGPED4I63�DMN[2�I6DM<�F 0^24>

9 K <�0^2 � N�5JP'<�2RN � AnN�< �"�10+2�9EDMN[N�5J2RNT0ED4NO> � DMN[21N�2?FeAGdnP+5�a2?3 <�0+2�9ED4N�N�5=2aNZ3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

N�24U�7+243�<�9'K.<�0^2@I=AGdG5gF j AnP ��<�N[AG9E2X3�5JdGP]DMI �X��<�N[AG9E2;9+5=<CDMPE> 9]DMN�N[5J2aN :XDn3 �f9+5J<�3�D4N�2

N�AG7^<�24>X<�A <�0^563 � N�A'Fe2?3�3SAnN�! 3 <[N�2a243�DMPE>X<�AB<�0+2CFeAnN�N[243 � AGP]> 5JP+d � N[A'Fe243�3�AGN ! 3�<�N�2R243��

� ��� Lb<�2aN D 3S:XD4IJI�> 2aIgDaK <�0+2 9ED4N�N�5=2aN1<[N�2a2�K'5J2aIg>+31D 3�5JP+dnIJ2�9+5=<1N[243S7+I=<15=PE> 56FRDM<�5=P+d ��0^2a<�0+2RNDMIJI\<�0^2 )��35JPf<�0+2CdGN�An7 � 3 � 24FH5`_E24>;9'KX<�0+2C9EDMN[N�5J2RN:XDn3 �;0]D?Q�2 DMIg3SAV3S2aP'<�DB9EDMN[N�5J2RN

3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;N�2?U 7+2?3S< �b0EDaQ�2 � 2aN�LbAGN[:;24>B3S<�2 � 3 � j � <[0+N�An7+dG0 � � � � �Z Y<1563�7 � <[A 24DGFO0

Page 62: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m��

� N�A'Fe2?3�3SAnN<[A �'P+A�� ��0+56FO0 � N[A'Fe243[3SAGN�315J< 3S0+An7+I6>X3SK'PEFO0+N�AnP+5�R2���5=<�0 � DG3�3S7^dGdG2?3S<�2?> 5=P

3S<�2 � � j � � � 5`LZ<�0^243S2 :XDn3 �^31DMN[2 5JPEFeAnPE3S5g3S<[2aP < �+3�<�NOD4P+dG2C9E2a0EDaQ 5=AGN�FaD4PWN[243S7+I=< �

m �� L�<[0+21An7+< � 7^< dn2aP+2aN�DM<[24>�9'Kc<[0+219ED4N�N[5J2aN\<�N[2a2�563�j � <[N�7+2 � �G<[0+21:;2R:;AGN[K2aI=2a:;2aP'< 5g3"3S2R<

<�AfjcD4PE>;5JPE> 5gFaDM<[2431<�0]DM<�<�0+2 9ED4N�N�5=2aN15g3FHAG: � I=2a<�2?> �\�10+5631:;2R:;AGN[Kc2aI=2a:;2aP'<"5JPX<[7+N�P

> N�5=Q�243�Dc3S5=dGPED4I���0+5gF 0B563�FeAGP^P+24Fe<[24> <[AcAnP+2�AML\<[0+2�5=P � 7+< � 5=PE3 �b0+2aN�2?D?Lb<�2RN N[2eLb2aN[2aPEFe24>

DG3����� ��AMLZ<�0^2 � N�5JP'<�2RN � AnN�< �

� ���10+2 )���Y)1� �R� AnN �^3S<OD4<�5=AGP � � 2aNSLbAnN�:X3�D N�2?DG> LbN[AG: <�0^2�N[2adG5g3S<[2aN�FeAGP^P+24Fe<[24> <[A@<[0+2

5JP � 7^<B3S5JdnPEDMIg3 A4L�<[0+2 � N[5JP'<�2aN � AGN�< � L�<[0+2f���� 3S5=dGPED4I�563 � �b5 � 2V<�0+2;9]DMN�N[5J2aN P^AG<FeAG: � IJ2a<[24> �&<[0+2aP;<[0+2 )�,N�2 � 24D4<O31<�0^56313�<�2 � � N�2?DG>+3�DMPE>;<�2?3S<1<[0+2�N�2adn563S<[2aN��Z7+P'<�5JIE<[0+2

���� 3S5JdnPEDMI&5g3�j �� YP L DnFe<��ED )�!3 � 5JP��bIJA'F �^3 ��DM5=<�5=P+dcLbAGN�<�0+2C��� ��3S5JdnPEDMI �

� ���10+2f) N[24DG>+3c<[0+2���D4d.Q�24Fe<[AGN�LbN�An: <[0+2;5JP � 7+< � AGN[< 9 K.2 � 24Fe7^<�5JP^dWD4P+AG<[0+2aN N[24DG>A � 2aNOD4<�5=AGP �YDaLb<�2aN�3�2a2a5=P+d <�0+2CFeAn: � I=2a<�5=AGPBAMLZ<�0+2 9ED4N�N�5=2aN���AnPW5=P � 7+<�N[2adG5g3S<�2RN �

� ���10+2 )�*P^AG<�5 _E2431<[0+2 9EDMN[N�5J2RN�IJAGdn56F�<�0]DM<�5J<�0]DG3�3S2a2aPX<[0+2 9EDMN[N�5J2RN19'K;AG7+< � 7+<[<�5JP^d@<[0+2

3�DM:V2�9]DMN�N[5J2aN�:XDG3 �;9+5=<O3 ��5J<[0fDMPW5=P Q�2RN�<�2?> ��<[N�An9 2 �YDcI=AGdG5gF�� � �

l ��� Lb<�2aNBD�3S:XD4IJI�>'2aI6DaK���<�0+2fD4P <[5��b9EDMN[N�5J2RN@<[N�2a2XK'5J2aIg>+3 D 3�5JP+dnIJ2X9+5=<@N[243S7+I=< 5JPE>'56FaD4<�5JP^d

��0+2a<�0^2aNCDMIJI\<�0^2;)��3�5JP.<�0^2 dGN�An7 � 3 � 24Fe5 _E24>W0EDaQ�2BDMIg3SAX5JP]> 56FaD4<�24>X<�0ED4< <�0+2aKf0EDaQ�2

3S2a2aPX<[0+2CFeAG: � IJ2a<[24> 9]DMN�N[5J2aN �

j�� �� LZ<�0^2c3�5JdnPEDMI&dn2aP+2aN�DM<�2?> 9'KB<�0+2CDMP'<�5�� 9]DMN�N[5J2aN�<�N[2a2�563�j � <[N�7+2 � � <[0+2�:;2R:;AGN[K 2aIJ2a:V2aP�<563 N[243S2R< <[A � <�Ac5=PE> 5gFaDM<[2<[0EDM< DMIJIE<[0+2�)��3 ��0^56FO0 ��2aN�2 � DMN[<1A4L\<�0+2 � N�2RQ 5=AG7E3�9EDMN[N�5J2RN

0EDaQ�2 3S2R2aPW<[0+2 FeAn: � I=2a<�5=AGP;A4L�<�0ED4<�9ED4N�N�5=2aN ���10+5g3 5g3D4PW5=PE> 56FRDM<�5=AGPf<�A;<[0+2C) !<�0]DM<

5J<�FaD4PW5JP^5J<�5gDM<[2 DcP+2�� 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPXN�24U�7+243�< �

jGj ���12eLbAGN[2 5JP+5=<�56D4<�5=P+d;DBP+2��(9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP.N[24U 7^243S< � DX)� � 2aN�LbAGN[:X3�D@N[24DG>

AGP 5J<�3�5JP � 7+< � AnN�< �� L�<�0^2X���� 3S5JdnPEDMI�5g3�� �"<�0+2aP�5J< FRDMP 3�2aPE> D 9ED4N�N[5J2aNCN�24U�7+243�<

9 K.N[2 � 24DM<[5JP+dk3S<�2 � 3 � j ��AGP ��D4NO>+3 �X L ���� 563 D j �T<�0^2aP,Df)��:B7E3�<���2a2 � N[24DG> 5=P+d

<�0+2 5=P � 7+< � AGN[<�7^P <[5JI\<�0+2B��� � 9E24FHAG:;243 ���&AnP+IJK.<[0+2aP.5J<�FaDMP�3�2aPE>�D@P+2�� 9EDMN[N�5J2RN

3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPXN�24U�7+243�< �

Page 63: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m j

+N�AG: <[0+2 9EDMN[N�5=2aN��?DMP'<�5��b9ED4N�N�5=2aN�3S24U�7+2aPEFH2��+5J<�5g3FHIJ24D4N<[0EDM< DX3�5JP+dnIJ2 � DMN�<[5J<[5JAGP]DM9+I=2 > K �

P]DM:;5gF 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP ��5=IJI"N[24U�7+5JN[2Bm � AGN[<cN�2HLb2aN�2aP]Fe243��;��<[2 � � � ��FaD4P,9E2@2RIJ5J:V5JPED4<�24>fDG3<[0+2f)� FRDMP 2 � <�NODnFe<c<[0+2���D4d.Q�24Fe<[AGN�LbN[AG: <�0+2V5JP � 7^<B>+DM<�DWN�24Dn>,> 7+N[5JP+d�3�<�2 � � ��� �.�A����2RQ�2aN��^3S<�2 � � ���&0EDG3�:;AGN[2�<�AV> A ��5J<[0 <[0+2 P+AG5g3S2 � N[AG9+I=2a:X3 AnPW<[0+2C3S5JdnPEDMI��EDMPE>X563�> 24D4IJ<���5J<[0

5=P F 0ED � <�2RN � � �!5=<�0 3S5=: � I=2 :;A'> 5`_ FaDM<[5JAGP]3c<�A.<�0^2;9EDMN[N�5=2aNBFe5JN�Fe7+5=<��T<[0+2XFeAn: � I=2a<�2B9EDMN�

N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�FaDMP,9E2fDGFRFeAG: � IJ563�0+24>W7E3�5JP+d ��7E3S< � � AGN�< N[2eLb2aN[2aPEFe243 �X�10+2;5=PE3S5=dG0'<

D49EAG7+<C<�0+243�2@:VA'> 5`_�FRDM<�5=AGPE3 ��DG3�d8DM5JP^24> AnP+IJK�DaLb<�2aN�5J: � I=2a:;2HP <[5JP+dB)���)����� � �&<�0+2aN[2eLbAGN[2<[0+563�563[3S7+2 5g3�> 24DMI=<���5J<[0 5=PfF 0ED � <�2RN�� �

�7+2�<�A�<[0+21I=5J:;5=<ODM<[5JAnPE3 AnP AG7+< � 7+<�D4PE>c5JP � 7+<"3�5JdnPEDMIg3TDaQnDM5=I6DM9^IJ217]3S5JP^d�<�0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<��

<[0+2fDM9EA4Q�2;9ED4N�N�5=2aN��?DMP'<�5�� 9ED4N�N[5J2aN 3S24U�7+2aPEFH2@5g3�QnDMI=56> AnP+IJK.LbAGN �fAGNcLb2���2aNC) �3 � )���)�����

FRDMPX9E2�5=: � I=2a:@2RP <�24>�LbAnN�Dc0+5Jdn0+2aN1P'7+:B9E2aN�AMLi) �319'K@0]D?Q'5JP^d I6DM<�F 0^243���5J<�0^5JP;<[0+2 9EDMN[N�5J2RN

0]DMNO> ��DMN[2�<�AC0+AGIg> <[0+2�9EDMN[N�5J2RN":XDG3 �+3�D4PE>@5JP � 7+< ��DMd83���-W7+I=<�5 � IJ2���N[5J<�2�A � 2aNOD4<�5JAnPE3 ��5=IJI+9E2

N[24U�7+5JN[24> <[A;7 � >+DM<[2@<[0+2c9]DMN�N[5J2aN�:XDn3 �fDMPE> �T3�5J:;5=I6D4N�IJK � :B7+I=<�5 � IJ2�N[24DG>WA � 2RNODM<[5JAnPE3���5JIJI&9E2

P^2a24> 24>X<�ABN�24Dn> <[0+2c5=P � 7+< ��DMd83����10+2c9ED4N�N[5J2aN�4DMP'<�5�� 9]DMN�N[5J2aN�3S2?U 7+2RPEFe2 N�2a: DM5JP]3 <�0^2 3�D4:;2��

2 � Fe2 � <TLbAGN�3�<�2 � � �EDMPE> � � � �"�10+2?3S2�3S<�2 � 3���5JIJI'N�2?U 7+5=N�2�:B7+IJ<[5 � I=2���N�5J<[243"D4PE> :B7+I=<�5 � IJ2�N�24Dn>+3AnPW<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[< �

� � P'<�2RN�N�7 � <�-W24FO0ED4P+563�: 5=PW)���)�����

� 24FH7+<�5=AGPXAML � D4NODMI=IJ2aI � N�AGdnNOD4:X3AGPkD;FeI=7E3S<[2aN�AML��1AnN �^3S<�DM<�5=AGP.N[24U 7^5JN�2?3�3SAG:V2�:V24F 0]D �P^563S: <�AB0EDMPE>'IJ2C3SK^3S<[2a: IJ2RQ�2aIEA � 2aNOD4<�5=AGPE3 � 2 � Fe2 � <�5JAnPE31D4PE> 2RN�N�AnNO3 ���10+563�56315=PWDn>+> 5=<�5JAnPX<�A<[0+2�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;D4PE>;>+D4<ODCFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP FRD � D49+5JI=5J<�K � N�A4Q'56> 24> 9'Kc<�0^2P+2R< ��AGN�BDMPE>

>'K PED4:;56F�9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPX0EDMN�> ��D4N�2 �

-WA�3�<1AMLh<�0+2�D � � I=56FaD4<�5=AGPE3"5JP -. S-.�!2 � 24Fe7+<[5JAnP :;A'> 2�7+<�5=IJ5�R21<�0^2 >+DM<�D � � DMN�DMI=IJ2aI�:;A'> 2aI��0^2aN�2 24DnF 0�)�!IJA'FaD4IJI=K : DM5JP'<OD45JPE3�5J<�3>^DM<OD �@�' �-.� 2 � 24FH7+<�5=AGPWAnP,DVFeIJ7E3�<�2aN�AML �1AnN �^3S<OD��<[5JAnPE3 N[24U�7+5JN[2 <[0+2f)� 3 0EDaQ�2f3�D4:;2 � N�AndGNOD4: FeA'> 2�� ��0^5JIJ2V<�0+2 � $& Y� 2 � 24Fe7^<�5JAnP :;A'> 2aI

K'5J2RI6>+3�> 5 ��2aN�2aP'< � N[AGdGN�DM: FeA'> 2CAGPf24DGFO0f) ��5=<�0f2a5J<[0+2aN�DBFeAG: � IJ2a<[2AnN � D4N�<[56DMIZ>+D4<ODB3S2a< �

�&A 2 � 24Fe7+<[2�D � DMN�DMI=IJ2aI � N[AGdGN�DM: LbN[AG: AGP+2�) �! 31FeAnPE3SAnIJ2 �bAGN��'24U�7+5JQnDMI=2aP'<�IJK�LbN[AG: D��&��%��(!�

<[A@AnP+2 )� � �+<[0+2 )� 0EDG31<[A 5JP+5=<�5gDM<�2�2 � 2?Fe7+<�5=AGPBAMLZ<�0+2CFeA'>'2�AGPf24DGFO0;AMLZ<�0^2 )� 3�5JP'Q�AGI=Q�24>5=P,<�0^2 � N�AndGN�DM: �f��3�:V2aP <[5JAnP+24>W24D4N�IJ5=2aN��Z) ��)����� ��Dn3�AGN[5Jdn5JPED4IJIJK.2 � � 24Fe<[24>.<�A.7E3�2XDMP

Page 64: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m �

"<[0+2aN�P^2a< P+2a< �1AnN �W5=P,DX%��� � 2aP'Q 5=N�AGP^:;2aP'<1LbAGNCFeAG:V:@7+P^56FaD4<�5JAnP � %��� � ! 3�� ��������FeAG:��: DMPE> � N�A4Q 5g> 243 DW3�5J: � IJ2 ��DaKWLbAnNB3S<OD4N�<[5JP+df<�0+2 � DMNOD4IJI=2aI � N�AndGNOD4: AGP DMIJI�<[0+2X)��3�LbN�AG:

DX3�5JP+dnIJ2 )� �&�10+2 5=P+5J<[56D4I\) !7E3�243�� ���!������5J<�0�D � � N[A � N[56DM<[2 � DMN�DM:;2R<�2aN�3 <[AW3�24U�7+2aP'<�56D4IJI=K

3�<OD4N�<c<[0+2 � D4NOD4IJIJ2RI � N�AndGN�DM: AnP 24DnF 0�AML�<[0+2BAG<�0^2aN )��3��X�10+5g3�:;2?F 0ED4P+563�: N�243�<�N�5gFe<O3�<[0+2

FHIJ7E3�<�2aN"<[A 2 � 2?Fe7+<�2�AnP+IJKCAGP+2 � D4NODMI=IJ2aI � N�AndGNOD4: DM<�D�dn5JQ�2aPC<�5=:;2 �\�10+563\IJ5J:V5J<OD4<�5=AGP � DG3�FeAnP��

3�56> 2RN�24>@<[Ac9E2�5=PE3S5=dGP+5 _�FaDMP'<"LbAGN�<�0+2�_ENO3�<15=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5=AGPcA4LZ) ��)����� �' PBL DGFe< � )���)�����

FRDMPX3�7 � � AGN[<1:B7+IJ<[5 � I=2 � DMNOD4IJI=2aI � N[AGdGN�DM:X3"<[Ac2 � 24Fe7+<[2�3�5J:B7+IJ<�DMP+2aAn7E3SI=K AGP;AnP+2�FHIJ7E3�<�2aN���5J<[0:VA'> 5`_�FRDM<�5=AGPE315=PX<�0+2C3�FO0+24>'7+IJ2aN�AML�3�<OD4PE>+DMN�>W%P^5 � �

�(FeAnN�N[24Fe< 3�<ODMN[<�7 � N[24U�7+5JN[243<�0]DM< DX)� 5=P Q�AnIJQ�24>;5=P.<�0+2 � DMN�DMIJI=2aI�FeA'>'2 :@7E3�<0]D?Q�2 DMI=I

<[0+2 AG<[0+2aN�)��31AMLZ<�0+2C3�D4:;2�dGN�An7 � 5=PEFeI=7E> 24>@5=P;<�0^2�9]DMN�N[5J2aN�:XDG3 � ����<OD4N�<[5JP+d <[0+2 � N�AndGNOD4:

2 � 24FH7+<�5=AGP�3S24U�7+2aP'<�5gDMIJI=KW7E3�5JP+df<�0+2�� ���!����FeAG:V:XDMPE>.>'A�243�P+An< dG7ED4NOD4P <[2a2XDWFHAGN�N[24Fe< � ��

�� � � ��� ��� � � � � � ���� �@9E2a< �12a2aP.<[0+2B)��3cDG3�<[0+2 :XDG3 �W9+5=<O3 DMN[2 5JP�D;7+PE3 � 24FH5`_E24>.3�<OD4<�2VDM<<[0+2X3�<ODMN[<cA4L�<�0+2XFHA'> 2 �X�10+2aN[2eLbAGN[2��T5=P AnNO> 2RNc<�AkDGFO0+5J2RQ�2 5JP+5=<�56D4I�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP D4:;AGP^d

<[0+2 � D4N�<�5gFe5 � DM<�5=P+d�) �3 �D�:;24FO0EDMP+5g3S: 563@N[24U�7+5JN[24>,5JP!Dn>+> 5=<�5JAnP!<�A,<[0+2WP^AGN�: DMI�9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP I=AGdn56F �

��3�2 � � IgDM5=P+24>.5JP�3S24Fe<[5JAnP � � � ��DMP 2aN[N�AnNc5JP DW9EDMN[N�5J2RN�: DG3 � � D4<�<�2RN�P,A4L�AGP+2f)�/FaDMP

N[243S7^IJ<"5=PBDMPB5J: � N[A � 2aN � N�AndGN�DM: 2 � 24Fe7+<[5JAnP �"�10+2 � A83�3S5=9+5JI=5J<�K AMLh<�0+5g3T0ED � � 2RP+5JP+dCFaD4P+P+An< 9E2

N[7+IJ2?>cAG7+<�DG3�D 3S5=P+dGI=2�2aN�N[AGN"5=P N�24Dn> 5JP^d�<[0+2 ��D4d�Q�2?Fe<�AnNT5g3i2RP+AG7+dn0@<[A�dG2RP+2aNOD4<�2�DMP 5=PEFeAGN[N�24FH<

9]DMN�N[5J2aN�:XDn3 � �"�10+5g3�FaDMPB2aQ�2aP 0ED4IJ<�<�0^2 � D4NOD4IJIJ2RIEFeA'> 2��'Dn3 AGP^2AnN1:;AnN�2�)�,:XDaK dGAC5JP'<�ACDMP

5=P _EP+5=<�2�� DM5=< LbAGN�9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP ���10+2RN�2eLbAnN�2��^Dc:;24FO0EDMP+5g3S:/LbAGN�N�2?FeA4Q�2aN�5=P+d�LbN�AG:

3�7EFO0;2aN�N[AGN�3 :B7E3S<"9E2 � N�A4Q 5g> 24>c9'K;)���)����� �'�10+5g3"2aN�N[AGN1N[24FeA4Q�2aN[Kc:;24FO0ED4P+563�: :B7E3�<"0EDaQ�2

� N�5JAnN�5=<SKVAMQ�2RN1<�0^2�9]DMN�N[5J2aN�3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP I=AGdn56F �

�10+2�A � 2aN�DM<�5=P+d�3SK^3S<�2R:#AnPcAGP^21)�W:XDaK�> 2R<�24Fe<hDMP DMP+An:XDMI=K5=P � N�AGdnNOD4: 2 � 24FH7+<�5=AGP �H9+7+<<[0+2aP;5=<":B7E3S<"5=P LbAGN[: <�0+2�AG<[0+2aN ) �3�DM9EAG7+<�<�0+2�2aN[N�AGN �� YN�N�2?FeA4Q�2aNOD49+IJ2�2aN�N[AGNO3"I=5���2�> 5=Q 5g> 2�9 K

R2aN�A �E> 563 �@N[24DG>;2aN[N�AGN �+2a<OF �"DMN[2C3SAG:V2�AMLZ<�0+2 2aN[N�AnNO3 ��0+5gF 0;: D?KBN�2?U 7+5=N�2�3 � 24Fe5gDMI&0ED4PE> I=5JP+d �

�10^563 DMIg3SA.N[24U 7^5JN�2?3�DX:;24FO0EDMP^563S: AML�0+5Jdn0+2aN � N�5=AGN�5=<�K.<�0ED4P*<[0+2;9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

I=AGdn56F �

�IJ<[0+AG7^dG0 5=< ��Dn3@P+AG<VN�24D4IJ5�R24> 7+P'<�5=I�<�0+2kFeAG: � IJ2a<[5JAGP�AML ) ��)����� � ��)���)����� FaDMP

� N�A4Q 5g> 2B>+D4<ODWFHAG:;:B7+P+5=FaD4<�5JAnPfDM:;AnP+dX<�0+2B)1��3 �R� AnN �^3S<�DM<�5=AGP FHAGP+P+2?Fe<�24>W5=P.<�0+2VFeI=7E3S<[2aN �

Page 65: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m�

�10^2aN�2eLbAnN�2��\D4P,Dn>+> 5J<[5JAnPEDMI�>+D4<ODXFeAG:V:@7+P^56FaD4<�5 AGPfP+2a< �1AnN �W5g3P+An<�2?3�3S2RP <[56DMI\LbAGN 2 � 24Fe7+<[5JP+d

� DMNOD4IJI=2aI�FeA'> 2 �f YP AnNO> 2aNC<�Af2 � 2?Fe7+<�2 � DMNOD4IJI=2aI � N[AGdGN�DM:X3 AGP FHIJ7E3�<�2aN�3���0^56FO0,> AfP+AG<C0EDaQ�2

DX>+D4<ODfFeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGPXP+2a< �1AnN � �&3SK^3S<[2a: FHAG:;:XD4PE>+3�:@7]3S<�9 2V3S2RP <�<[0+N�An7+dG0 ) ��)����� �

�8K+3�<�2a: FHAG:;:XD4PE>+3�:@7E3�<19E2C> 563�<�5=P+dG7+5g3S0ED49+IJ2�LbN[AG: <[0+2C>+DM<�D;FeAG:V:@7+P^5JFRDM<�5=AGP � 2aNSLbAnN�:;24>

9'KB<�0+2 � DMN�DMI=IJ2aI � N[AGdGN�DM: �Z�10+563�FaDMP^P+AG<�9 2�> AGP+2�9 K AnP+IJK 0EDaQ'5JP+dC9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP

I=AGdn56F�5JPf) ��) ���� �

L&3�K+3�<�2a: IJ2aQ�2RI'FeAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAnPcFRDMPB9 2�>'563S<[5JP+dn7+563�0+24>cLbN�An:(<�0^2�FeAn:;:B7+P+5=FaDM<[5JAnPc>'AGP+2

9'KBD � DMNOD4IJI=2aI � N[AGdGN�DM: ��<[0+2aPB<�0+2�FeA'> 2�DG3��12aI=IEDG3�>+DM<�DcFaD4P@9E2 3�2aP <�<[0+N�An7+dG0X)���)�����C9 K

AnP+2 )� <[A;D4IJI&AG<[0+2aN�)��3 9E2eLbAnN�2 3S<OD4N�<[5JP+dB<�0+2 � N[AGdnNODM: 2 � 24Fe7^<�5JAnP ���10+2aN[2eLbAGN[2��E>+D4<ODBDMPE>

� N�AGdnNOD4: N[243S5g> 2 � 2aN�:XD4P+2aP'<�I=K AGPXAGP+2 )� ����0^56FO0;N�24>'7EFe2431<[0+2C>+DM<�D@3�<�AGN�DMdn2cN�2?U 7+5=N�2a:V2aP�<

LbAnNAn<�0+2RN�) �3 �

+N�AG: � N[2aQ 5=AG7E3 � DMN�DMdnNOD � 0E3 � 5=<15g31FeI=24DMN�<�0ED4<�) ��)�����BN[24U 7^5JN�2?313SAn:;2�0+5Jdn0+2aN � N[5JAGN[5J<�K

:V24F 0]DMP+5g3S: 5JP DG>+> 5=<�5=AGP <�A.9ED4N�N[5J2aNB3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�IJAGdn56F LbAnN � N�A � 2aN@A � 2aNOD4<�5JAnP �,�10^563

0^5JdG0 � N[5JAGN[5J<�Kc:V24F 0]DMP+5g3S: 5g3i7]3S24> <�A 5JP'<�2RN�N�7 � <"AG<[0+2aN�)��31>'7+N�5=P+d <�0+2a5=N"P+AnN�:XD4I+2 � 24Fe7+<[5JAGPD4PE> 0+2aPEFe2�563"FRDMIJI=24>�<[0+2 � � � ��� � � � � �� ��� � � AMLh) ��) ���� ��b2aQ�2aPc5 LE5J<Z> A�243"P+An<�dG2aP+2RNODM<[2

D <�N[7+2 0EDMN�> ��D4N�2C5JP'<�2aN[N�7 � <�

YPWDV3S5J: � IJ2�5J: � IJ2a:;2HP'<ODM<[5JAnP ��<�0+2C5JP'<�2aN[N�7 � <�:V24F 0]DMP+5g3S: FaDMPf9 2 DMP���� A4L�5JP'<�2aN[N�7 � <

N[24U�7+243S<�3�5JdGP]DMI63"LbN�An: DMIJIE<[0+2�)��3�����P@5=P <[2aN�N[7 � <�3S5=dGPED4I]LbN[AG: AnP+2 )�,563�3S2a2RP@9'KBDMI=I+AG<[0+2aN

)��3��

��3�) ��) ����X3�7 � � AGN[<O3 � D4N�<[5J<�5=AGP+5=P+dBAML�)��35JP'<�A 9]DMN�N[5J2aN�dGN[AG7 � 3 �E5J<�5631243[3S2aP'<�5gDMI&<�0]DM<

DB)���Y)� �1dn2a<O3�D4PW5=P <[2aN�N[7 � <�3S5=dGPED4I&AGP+I=K;5`LZ<�0^2�5=P <[2aN�N[7 � <�5g31N�24U�7+243�<�24>;9'KXD )� ��0+56FO0

5g3 � D4N�<XAMLC<�0^2�3�DM:V2WdGN[AG7 � DG3X)� �( YP'<�2aN[N�7 � <O3BDMN�2.<[0 7]3 � DMN[<�5=<�5JAnP+24> 5=P <[A,<�0+2k3�D4:;2

3�7+9+dnN�AG7 � 3�DG3&9EDMN[N�5J2RNO3 �8DMPE> 9EDMN[N�5J2RNT:XDn3 ��9^5J<O3&D4N�2�7E3S24> <�A�2aPED49+IJ2�AGNZ> 5g3�DM9^IJ21<[0+2�5JP'<�2aN[N�7 � <

N[24U�7+243S<�3 LbN�An:(An<�0+2aNi) �3 ���10+563 L DnFe5JI=5J<�DM<�2?3 <[0+2�FeAGP]Fe7+N�N[2aP'<T2 � 24Fe7^<�5JAnPcA4L :B7+I=<�5 � IJ2 � D4NOD4IJIJ2RI

� N�AGdnNOD4:X3 AnP.D )���)� ���VFeIJ7]3S<�2RN �

� � DMN[<�5=<�5JAnPEDM9^IJ2�5JP'<�2aN[N�7 � <Z:;24FO0EDMP+5g3S: FaD4P@9E2�5J: � I=2a:B2aP <[24>�9 KCN�2 � IJ56FRDM<�5=P+d D4PX�������

���/<�N�2R2 DM< 24DnF 0fP+A'> 2BAML�<�0^2 ) ��) ����X7+P+5=< � �10+2B�����(5JPW<[0+2 <�N[2a2c5g37E3�24>W<�A;2RPEDM9+I=2

<[0+2X)��3�LbN[AG: ��0+56FO0,D.)�/FaD4P,N�24FH2a5JQ�2C5JP'<�2aN[N�7 � < �X�10+563 563C> AGP+2V9 K.7E3�5JP+df<�0+2V9EDMN[N�5J2RN

: DG3 �V9+5J<�3���� �1AVD � � N�A8DGFO0+243�FaD4PW9E2 7E3S24>;LbAGN�D4PW5JP'<�2RN�N�7 � <1:;2?F 0ED4P+563�: �

Page 66: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m��

YP!<�0+2W_EN�3S<XD � � N[A�DGFO0 � D )� >'24Fe56>'243 � � ��� ��0+56FO0 )� 3;5=<���5JI=I�DnFaFe2 � <V5JP'<�2aN[N�7 � <�3��

�10^2aN�2eLbAnN�2��ELbAGN�<[0+2B)���C5JP'<�2RN�N�7 � <<[N�2a2 � AnP+IJKf<�0+2C:XDG3 � 9^5J<O3�AML )��� DMN[2 7E3S2?>.DG3 3S0+A���P

5=Pf T5Jdn7+N�2 � � �

PEk B0

PE0 IRQ

PEk B1

PE1 IRQ

PEk Bn-1

PEn-1 IRQ

PEk INT

\5JdG7^N�2�� �� YP <[2aN�N[7 � <�$ AndG5gF �Y-W2R<�0+A'>.j ��LbAGN�)����A4L�) ��) ����

YP <[0+2C3S24FHAGPE>XD � � N�A8DGFO0 � DB)�!> 24Fe5g> 243�DM9EAG7+<�<�0+2C)��3 5=<���5JIJIh3S2aP]> D4PW5=P <[2aN�N[7 � < ��� �

YPf<�0+5g3 � D?K �ED@)� N�2?Fe2a5JQ'5JP^dc<�0^2c5JP'<�2RN�N�7 � <�> A�2?3P+AG<�0EDaQ�2CFeAGP'<�N[AGI\A4Q�2aN���0+56FO0f)� 3�:XDaK

5=P <[2aN�N[7 � <"5=< �Z ]AnN�<�0+2�)����5JP'<�2RN�N�7 � <"<�N[2a2���<�0^2�5JP'<�2aN[N�7 � <i3S5JdnPEDMI+LbN[AG: )� 563������24> ��5J<[0

<[0+2 �O<�0f9EDMN[N�5=2aN�:XDG3 �@9^5J<�AML ) DG3�3S0+A���Pf5JPf T5Jdn7+N�2 � � � �

PE0 Bk

PE0 IRQ

PE1 Bk

PE1 IRQ

PEn-1 Bk

PEn-1 IRQ

PEk INT

\5JdG7^N�2�� � � YP <[2aN�N[7 � <�$ AndG5gF �Y-W2R<�0+A'> � ��LbAGN�)����A4L�) ��) ����

�P'K,AML <[0+2.D49EAMQ�2f:;2aP'<�5=AGP+24>�:;2a<�0^A'>+3 FaDMP 9E2.7E3S24> <�A�5J: � IJ2a:B2aP'<�<[0+2X5JP'<�2aN[N�7 � <

:V24F 0]DMP+5g3S:(LbAGN�) ��) ���� �E�A��12RQ�2aN���<�0^2c3�24FeAnPE>;:;2a<�0^A'> 5g31IJ243[3 � N�AnP+2 <�AB2aN�N[AGN�3��

Page 67: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

mGm

� � � �1IJA'F �;�5gDMdnNODM: A4L�)���)� ���

+N�AG: AG7^N;> 5g3�Fe7]3�3S5=AGP �"5=< 563CFeIJ24D4Nc<[0EDM<V> K'PEDM:;5gF 9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP,I=AGdG5gFXDMPE>

5=P <[2aN�N[7 � <CIJAGdn56F;D4N�2X<�0^2;:XDM5=P,FHAG: � AGP^2aP <�3�A4L�<[0+2X) ��) �����0EDMN�> ��D4N�2 ���10+2;N�7^P�� <[5J:;2

� DMN�<[5J<[5JAGP]DM9+I=2 > K'PEDM:V56F9ED4N�N[5J2aN�3[F 0+2R:;2�56315=: � I=2a:@2RP <[2a> 9 KXN[2 � IJ5gFaDM<[5JP+dC<�0+2CIJAndG56F�<[N�2a2 AML

\5JdG7^N�2 � � � DM<�24DGFO0f)���Y�A'> 2 � ���1243�56> 2�<[0+563 �+IJAndG56F�<[N�2a2�A4L�2a5=<�0+2aN T5Jdn7+N�2 � � cAnN� T5=dG7+N[2� � ��5J: � IJ2a:B2aP�<O3�<[0+2;5JP'<�2RN�N�7 � <cI=AGdG5gFXDMPE>,563 D4I63�A N[2 � IJ5gFaDM<[24>�DM<B24DGFO0,P+A'> 2 � �10+2aN�2HLbAGN�2 �

)���)����� FaDMPX9E2c5=: � IJ2R:@2HP <[24>c9'K;0EDaQ 5=P+dBDMPf56> 2RP <[56FaD4I I=AGdn56F�:;A'> 7+I=2LbAGN�24DnF 0X)� �

PE1 Barrier/Interrupt

Logic [LM1]

PE0 Barrier/Interrupt

Logic [LM0]

PE2 Barrier/Interrupt

Logic [LM2]

PE3 Barrier/Interrupt

Logic [LM3]

PEn-1 Barrier/Interrupt

Logic [LMn-1]

PEn-2 Barrier/Interrupt

Logic [LMn-2]

Cross Connections

between Logic Modules

Barrier Synchronization/Interrupt Logic

Data Communication Buffers

LED Display

PE0 Printer Port

PE2 Printer Port

PEn-2 Printer Port

PE1 Printer Port

PE3 Printer Port

PEn-1 Printer Port

T5=dG7+N[2�� � m �1IJA'F �X�5gDMdnNODM: AML�)���)� ���

� � D4N�<cLbN�An: <�0^2 9]DMN�N[5J2aNB3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP DMPE> 5JP'<�2aN[N�7 � <cIJAndG5gF �1)���)������DMIg3SA � N�A �

Q'56>'243 >+DM<�D 9^7 ��2aN�5=P+d LbAnNc>^DM<OD ����D4d�3 D4PE> 0EDn3�>'563 � I6DaK�> N�5=Q�2aNO31LbAGN DX$& � > 563 � I6DaK � �10^563

Page 68: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m��

>'563 � I6DaKX563�7E3S24>W<[A � N[243S2aP'<�D@Q'563�7EDMIZ3S<�DM<�7]3AML )��35JPk) ��)����� � YP+5=<�56D4IJI=K�� <[0+2aN�2 ��Dn3P+A

>^DM<OD 9+7 ��2aN[5JP+dB5JPX<[0+2C) ��)�����V> 2?3S5JdnPX9+7+<�<�0+2 )���)����� � 5J: � IJ2a:B2aP'<OD4<�5JAnP � N�A4Q�24>;<[0+2

N[24U�7+5JN[2a:;2aP'<1LbAGN 5J< 9E2aK�AnPE> D4P K�>'AG7+9+<�3 DMPE> 5g3 > 24DMI=<���5J<[0 5=P,FO0ED � <�2aN � �V�2aPEFH2��&>+D4<OD9^7 ��2aN�5=P+d@5g3 � DMN[<A4L�D4IJI&<[0+2C) ��)�����B5=: � IJ2R:;2eP'<OD4<�5=AGP �

T5Jdn7+N�2 � � m.3S0^A ��3 <�0^2 9^IJA'F �,> 5gDMdnNODM: LbAnN <�0+2f) ��) �����7+P+5J< ��5=<�0 � � N[A'Fe243�3�AGN�3��

�10^2 9EDn3S5gF D4NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2.Dn3W3�0+A���P#5=P#<[0+563@_Edn7+N�2�563;FHAG:;:;AnP <[A D4IJI AML <�0+2�)���)�����

5=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGPE3 �

) ��)�����@7^P+5J<�3�FaDMPf9 2�L D49+N�5gFaDM<[24>;5JPX< �1A ��DaK^3 �

j �� P]> 5JQ'56> 7]DMI�IJAndG56F :;A'> 7^IJ243L DM9^N�56FRDM<�2?> <�Af9 2 FeIJA83S2B<�A.<�0^2;)� �Y)1� �a��AGN�+3�<OD4<�5JAnP � �

��0+56FO0fDMN�2 <[0+2aPfFeAGP^P+24Fe<[24>;<�AB24DGFO0;AG<[0+2aN �

� ���(Fe2aP'<�N�DMI\3�K+3�<�2a: ��0+2aN[2 D4IJI&<�0^2cIJAndG5gF�5631L DM9^N�56FRDM<�2?> 5JPkD@3�5JP+dnIJ2C9 A � �� Pf<�0+5g3FRDG3S2 ���5JN�2?3�LbN[AG: <�0+2 � N[5JP'<�2aN � AnN�< AML DMI=I"<�0+2V)��3�FHAG:;2 > 5JN[24Fe<�I=KX<�AX<�0+2B)���)�����f7+P+5=<

DMPE>X5JP'<�2aN�FeAGP+P^24Fe<�5=AGPE3�9E2a< �12a2aPXI=AGdG5gF:;A'> 7^IJ243�D4N�2C> AGP^2���5=<�0+5=PX<�0ED4<�3�5JP+dnIJ2 9EA � �

�10+2 3�24FeAnPE>WD � � N�A8DGFO0.563�9E2a<�<[2aN LbAnN5=: � I=2a:@2RP <[5`P^d ) ��) �������5=<�0 �V<�Afj��;)��3����IJI<[0+2CFe7+N[N�2aP'<�5J: � I=2a:;2HP <�DM<[5JAGP]3TAMLi) ��)�����@7]3S2�<[0+2C3S24FeAnPE>XD � � N�A�DnF 0;LbAnN1L DM9+N[56FaD4<�5JAnP �� YP

AnNO> 2RN�<�AVFeAGP+P^24Fe<�Dc0^5JdG0^2aN�P 7^:@9E2aN�AMLi)��3 �ED > 5g3S<�N[5J9+7^<�24>@L DM9^N�56FRDM<�5=AGPXD � � N[A�DGFO0W: D?K 9E2

3�7+5J<�DM9+I=2 �� +AGN�2 � DM: � IJ2�� �.)��3 � ��0+2RN�2 �W563�D�LbN�DGFe<[5JAGPXA4L"<[0+2 <�AG<�DMI\)��3 � ��FaDMPfFeAnP+P+24FH<

<[A.AGP+2VIJAGdn56F@7^P+5J< DMPE>,<�0^2aP,<�0^243S2;7^P+5J<�3cFaD4P,9E2XFeAGP^P+24Fe<[24> <�AndG2a<[0+2aNC<�AWLbAGN[: D � )�

)���)����� 3SK^3S<�2R: �

Page 69: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m �

m �.) ��) ���� � �-.)�$& -.����\���� ����

� A ��2a2 � <[0+2C> 243S5=dGPk3S5J: � IJ2 D4PE> <[A@:V5JP+5=:;5 a2�<�0+2 L DM9+N[56FaD4<�5=AGP.D4PE>W>'2a9+7+dndG5JP^d;2 ��AGN[<O3

LbAnN15=: � IJ2R:@2aP�<[5JP+d�)���)����� �Y)"7+N�> 7+2 ! 3 ��>+D � <[2aN"LbAGN�)"D4NODMI=IJ2aI] � 24Fe7^<�5JAnP;D4PE>B�D � 56>;��K'P��FO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP�� � � � ����� "�� ��<�0+2@_]NO3S< �1AnN �'5JP+d�3�K+3�<�2a:��"FeAnP+P+24Fe<�3cAGP+I=K ��)1��3�� -WA83S< AML

<[0+2B> 243[FeN�5 � <�5=AGP.dn5JQ�2aPf5JPW<[0+563�F 0ED � <�2RN�563�9EAGN�N[A��124>WLbN�An: � AnN > 2aN[5JQ�24>;LbN�An: � <[0+2 )"7+N�> 7+2

�&24FO0+P+5gFaDMIh� 2 � AnN�<�> 243�FHN�5J9^5JP+d ) ��)����� � � � ��� �) ��)����� � � N�A4Q'56> 243;<[0+2 Lb7+I=ILb7+PEFe<[5JAnPEDMI=5J<�K A4LB<�0+2 � DMN[<�5=<�5JAnPEDM9^IJ2�> K P]DM:;5gFW9EDMN[N�5J2RN

:V24F 0]DMP+5g3S:/> 2?3�FeN[5J9E24>�5=Pc<[0+2 � N�2RQ 5=AG7E3"FO0ED � <�2aN �\�10+21LbAGI=IJA���5JP+d�3S2?Fe<�5=AGPE3">'2a<OD45JI'<�0+2 > 243S5=dGP

A4L�) ��) ���� � �

m �Jj �2e_EP+5=P+dB YP � 7+<�G��7+< � 7+< ��5JdnPEDMIg3 LbAGN�) ��)����� �

�10+2LbAnIJIJA���5=P+d 5631<[0+2�IJ5g3S<�A4L"P+An<OD4<�5JAnPE3�DMPE>X> 243[FeN�5 � <�5=AGP;A4L�3�5JdnPEDMIg3 N[24U 7^5JN�2?> <[A@5=: � IJ2 �

:V2aP <�<�0+2 � D4N�<[5J<�5=AGPED49+IJ2C> K'PED4:;56F�9EDMN[N�5=2aN�:;24FO0EDMP^563S: D4PE> 5=P <[2aN�N[7 � <�IJAGdn56F �

��D4N�N[5J2aN�-.Dn3 � � ��� � �� �W��7+< � 7+<�3 LbN�An: )� �&�DGFO0.9+5=<5=PW<�0^2 9EDMN[N�5J2RN:XDn3 �XAML D;)� FeAGN�

N�243 � AnPE>+3<[A 24DGFO0f)�!FeAGP+P^24Fe<�2?>@<�AV) ��)����� � �

��D4N�N[5J2aN���K'PEF ����24U�7+243�< �S���W��7+< � 7+< LbN[AG: ) ��� IJAndG56F.0+5=dG0/563f> 24FeA'> 2?>#9 K <�0^2,)����

) ���� � ! 319EDMN[N�5=2aN�IJAGdn56F�Dn3 9ED4N�N[5J2aN 3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP@N[24U�7+243S< ��� I=AGdn56FI=A � 563�7E3S24>B<�A

5JPE> 5gFaDM<[2 <�0ED4<�<�0+2C)� 0EDG3�3S2R2aPX<�0+2CFeAn: � IJ2R<�5JAnP@A4L�9ED4N�N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP �

��D4N�N[5J2aN���K'PEF �1��An: � I=2a<�24> � � � �X YP � 7+< <�A�)� ���N�5=Q�2aP 9 K�) ��) �� � ! 3 9ED4N�N[5J2aNCIJAGdn56F ��DIJAGdn56F0^5JdG0X5=PE> 56FRDM<�2?3 <�0^2 FeAG: � IJ2a<[5JAnP AMLZ<�0+2 � 2aP]> 5JP+d 9]DMN�N[5J2aN �+DcI=AGdG5gFIJA��!5=PE> 56FRDM<�2?3

<�0ED4<�D4IJI&<�0^2c)��3�5JPX<�0+2 9ED4N�N[5J2aN�dGN�An7 � 0EDaQ�2 3�2a2aPX<�0+2CFeAn: � I=2a<�5=AGPBAML�<[0+2 9EDMN[N�5J2RN �

Page 70: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

m��

��DM<ODX�7^< � 7+< � � �W��7+< � 7+<1LbN[AG: )� �E�10+2cQnD4IJ7+2 AMLZ<�0^563�3S5=dGPED4IT5g31N�24Dn>;9 KXD4IJI�AG<�0^2aN�)��3

�12 � Fe2 � <�<�0^2 )� dn2aP+2aN�DM<[5JP+d;<[0+2 3�5JdnPEDMI � <�563�7E3�24>W9 Kf)��3<�A FaDMIgFe7+I6D4<�2C<�0+2CP+2 � <9EDMN[N�5J2RN�:XDG3 �;5JPX>'K PED4:;56F � DMN[<�5J<[5JAnP+5JP+d A4L�9ED4N�N�5=2aN�dGN[AG7 � 3��

��DM<ODV P � 7+<O3 � � � � �X YP � 7^<O3�<�Af)� �T�10^243S2V3S5=dGPED4I63cD4N�2VFeAGP^P+24Fe<[24>W<�Af<�0+2V>+DM<�D An7+< � 7^<O3

�Y� �1LbN[AG: 24DnF 0fAML�<�0+2CAG<[0+2aN�) �3 ���10'7E3 �&DB)�#FRDMP.N�2?DG>WDBQ�24Fe<�AnN�FeAGP'<OD45JP+5=P+dBAGP+2

9+5J<�A4L�>+DM<�D LbN[AG: 2?DGFO0 A4L"<[0+2 AG<[0+2aN�) �3�5JP;AnP+2cN[24DG>;A � 2RNODM<[5JAnP �

YP'<�2aN[N�7 � <�� 24U�7+243�< � S� �X��7+< � 7^<cLbN�AG: )� �"� )� � 7+<O3 DWI=AGdG5gF@0+5=dG0,AnP*<[0+563C3S5=dGPED4I�<�A

N�24U�7+243�< DMP 5=P <[2aN�N[7 � < �k P'<�2RN�N�7 � <c<�D ��243 � N�24FH24> 2aPEFH2 AMQ�2RNc<�0^2;<�0+2VP+AGN[:XDMI�9EDMN[N�5J2RN

3S24U�7+2aPEFH2 �

YP'<�2aN[N�7 � <�)T2aPE> 5=P+d �Y ���� � P � 7+<�<�A )� �^�#IJAndG5gF0+5Jdn0;5JP]> 56FaD4<�243�<�0ED4<�D4<�IJ24Dn3S<1AnP+2 )�*5=P

<�0+2CFe7+N[N�2aP'< � D4N�<�5=<�5=AGPX0EDG3�N�2?U 7+2?3S<�2?>;DMPf5JP'<�2aN[N�7 � < �

�12?3S56>'21<�0^243S2 3S5JdnPEDMIg3 � ��210EDaQ�2�7E3S24>���DG>+> 5=<�5=AGPED4I An7+< � 7^<�3S5=dGPED4I63��1��P+2 3S5=dGPED4I � �� � 5g3 7]3S24><[ACFeAGP'<�N[AGI+5=P <[2aN�N[7 � <\:;24FO0EDMP+5g3S: �aAGP+2 ���� �&563T7]3S24>c<[A�5=PE> 5gFaDM<[21<�0]DM<"<[0+2�)� 5g3"FeAGP^P+24Fe<[24>

<[A;<�0^2B) ��)����� �@7+P+5=<�D4PE> < ��A;3�5JdGP]DMI63 �Y% � � %cj ��D4N�2 7E3�24> LbAGN 3�<OD4<�7E35=PE> 5gFaDM<[5JAGP ����P+IJKAnP+2�A4L\<�0+243�2�3�5JdnPEDMI�� � �� �\5g3 FHAGP+P+2?Fe<�24> <�AC<�0+2�9ED4N�N�5=2aN�IJAndG56F�5JPV) ��) ���� ���'<�0+2�AG<[0+2aN�3 D4N�27]3S24>;LbAGN�> 5g3 � IgD?KVAGP+I=K �

m � � ) YP <[2aNSL DnFe2�<�AV) ��) ���� �

) ��)����� �@N�2?> 2e_EP+2?3<�0+2 7]3S2BAML�5JP � 7+<CDMPE>.AG7+< � 7+< � 5=PE3AML Fe2aP'<�N[AGP+5gFa3 � N�5JP'<�2RN � �10+2

LbAnIJI=A ��5=P+d 3S7+9]3S24Fe<[5JAnPE3 � N�A4Q'56> 2f<�0+2 � 5JP >'2e_EP+5=<�5JAnPE3@LbAGN;<[0+2 � 0 K^3S5gFaDMI�FeAnP+P+24Fe<[5JAnPE3XDMPE>

FHAGN�N[243 � AnPE> 5JP^d;9+5J<�315JPfFeAnP <[N�AGI&N[2adG5g3S<[2aNO3 �

m � � �Jj )"0 K^3S5gFaDMI"��AnP+P+24Fe<[AGN�3

�10+2�)���)����� ��> 243S5=dGP 7E3�243�jGj�AMLE<[0+2 j � D?QnD45JI6D49+IJ2�AG7+< � 7+<"I=5JP+2?3TD4PE> DMI=I+mA4LE<�0^2�5JP � 7^<I=5JP+2?3AGP�DX3S<OD4PE>+D4NO>.7+P+5�� > 5=N�24Fe<[5JAnPEDMI�FH2aP <[N�AnP+56Fa3 � N[5JP'<�2aN � AGN�< �B� ) � ) � �R� AnN �^3S<�DM<�5=AGP �

FHAGP+P+2?Fe<O3�<�AV) ��)����� � 9'KXDB3S<�DMPE>+D4NO>.)1� � N�5=P <[2aN�FRDM9+I=2 �1�10^2 � 5=P �4FeAnP <�DGFe<�DG3[3S5=dGP+:;2RP <

5=P.)���)� ��� �cLbAGN�24DGFO0WA4L�<�0^243S2CIJ5JP^24315631dn5JQ�2aPX5JPk�TD49+IJ2 m �=jcD4PE>W�\DM9^IJ2 m � � ���\DM9+I=2 m �Jj

I=563�<O3 <[0+2 � 5JPBP 7^:@9E2aN�3 Dn3 <[0+2aKBD � � 2?DMN�AGPV<�0+2�)� ! 31��� � mcFeAnP+P+24FH<�AGN ���TD49+IJ2�m � � I=563S<�3 <[0+2

Page 71: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

mGl

FHAGP'<ODGFH<�P'7+:B9E2aNO3 LbAnN <�0+2V3S5=dGPED4I63cDn3�<[0+2aK.D � � 24DMNCAGP,<[0+2 �� � � 5=P ��2aP'<�N�AnP+56FR3�FHAGP+P+2?Fe<�AnN

��0^56FO0WFHAGP+P+2?Fe<O31<[A;)���)� ��� � �

Page 72: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

�\DM9^IJ2Cm �=j ��� � mB)"D4NODMI=IJ2aIh)TAGN[<�)"5JPf��3�3�5JdnP+:;2aP'<O3)"5=P�� ��<O> ����DM:;2 %�3S2C YPW)���)����� �

)"5=P j ��<�N[AG9E2 % � � %�3S2aN�9+5J< � �)"5=P � � � � �Y��D4<ODB�15J< �1D4IJ7+2 �

)"5=P �cj

)"5=P � � � �� � YP <[2aN�N[7 � <���24U�7+243�<��

)"5=PWm � � �Y��D4N�N�5=2aN�8K PEF ��� 24U�7+243�<��

)"5=P � � � ��� �Y��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) � �)"5=P � ��m ��j �Y��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) �j �

)"5=P � � � � � �Y��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) � �)"5=PWl ��� �� �Y��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) �)"5=P j � ��F � ���� �Y YP'<�2aN[N�7 � <��

)"5=P jnj �17E3SK � � � ��DMN�N[5J2aN���K'PEF �1��AG: � IJ2a<[24> �

)"5=P j � )� � �Y)���E � ��)���'�(3�7EFO0 <[0EDM<�� � ��� � � ��� �)"5=P j ��I6FH<O YP Oj �Y)���E j ��)���'�(3�7EFO0 <[0EDM<�� � ��� � � � ��� �)"5=P j � �7+<[A� "� %Cj � %�3S2aN�9+5J< j �

)"5=P jRm "N�N�AnN � �Y)���E � ��)���'�(3�7EFO0 <[0EDM<�� � ��� �!j � ��� �)"5=P j � YP+5J< �� � ��� ��DM7E3�243� P'<�2RN�N�7 � <��

)"5=P j � ��I6FH< �������AGP+P^24Fe<�5=AGPf�3S<�DM9+I=563S0^24> �

)"5=P j � ��PE>

)"5=P jRl ��PE>

)"5=P � � ��PE>

)"5=P � j ��PE>

)"5=P � � ��PE>

)"5=P � ��PE>

)"5=P � � ��PE>

)"5=P � m ��PE>

Page 73: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� j

�\DM9+I=2cm � � ��2RP <[N�AGP^56Fa3���AGP+P+2?Fe<�AnN���AnP <�DGFe<���3�3�5JdnP+:;2aP'<O3

��AnP <�DGFe< � ��<O> ����DM:;2 %�3�2C Pf)���)� ��� �

��AnP <�DGFe< j ��<�N[AG9E2 % � � %�3S2RN�9+5J< � ���AnP <�DGFe< � � � � �Y��D4<ODB�15J< ��D4IJ7+2 �

��AnP <�DGFe< �cj

��AnP <�DGFe<�� � � �� � P'<�2RN�N�7 � <���24U�7+243S<�

��AnP <�DGFe<�m � � �Y��DMN[N�5=2aN��K'PEF ����24U�7+243�<��

��AnP <�DGFe< � � � ��� � ��DMN�N[5J2aN�-.Dn3 �W��AnP <�DM5=PE3)� � ���AnP <�DGFe< � ��m ��j � ��DMN�N[5J2aN�-.Dn3 �W��AnP <�DM5=PE3)��j �

��AnP <�DGFe< � � � � � � ��DMN�N[5J2aN�-.Dn3 �W��AnP <�DM5=PE3)� � ���AnP <�DGFe<�l ��� �� � ��DMN�N[5J2aN�-.Dn3 �W��AnP <�DM5=PE3)� ���AnP <�DGFe< j � ��F�� ���� �Y YP'<�2aN[N�7 � <�

��AnP <�DGFe< jnj �17E3SK � � �Y��D4N�N[5J2aN���K P]F �1��AG: � IJ2a<[24> �

��AnP <�DGFe< j � ) � �Y)���E � ��) ��'�/3S7EFO0X<�0ED4< � � ��� � � ��� ���AnP <�DGFe< j ��I6Fe<� YP Oj �Y)���E Oj ��) ��'�/3S7EFO0X<�0ED4< � � ��� � � � ��� ���AnP <�DGFe< j � �7+<�A8 "� %cj � %�3S2RN�9+5J< j �

��AnP <�DGFe< jRl �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � � �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � j �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � � �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � � �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< � m �N[AG7+P]>

��AnP <�DGFe< 'j P^5J< �� � � � ��DM7E3�243 YP'<�2aN[N�7 � <��

��AnP <�DGFe< � iN[N�AnN � �Y)���E � ��) ��'�/3S7EFO0X<�0ED4< � � ��� �!j � ��� ���AnP <�DGFe< � ��I6Fe< �������AGP+P+2?Fe<�5=AGPf�3S<OD49+IJ5g3S0+2?> �

Page 74: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

m � � � � )�!)TAGN[<��15=<���3[3S5JdnP+:;2aP'<

�IJ<[0+AG7^dG0.<�0^2 � D4NOD4IJIJ2RI � AGN�< 0ED4NO> � DMN[2@5g3P+AG< DMI=<�2aN[24> <[A ��AGN� ��5J<�0�)���)����� � �T<[0+2

� DMNOD4IJI=2aI � AGN[<I=5JP+2?31DMN[2�P+An<7E3�24>;Dn3 <[0+2aK �1AG7^I6>;9E2LbAGN�> N[5JQ'5JP+dBD@��2RP <[N�AGP^56Fa3 �YFeAn: � D4<�5J9^IJ2

� N�5JP'<�2RN �.�10'7E3 ��5J<C563 P+24Fe243[3�D4N�K�<�A.N�2 � I6DnFe2@<[0+2f3S<�DMPE>+D4NO> � D4NODMI=IJ2aI � AGN�<B>'N�5JQ�2RNc3�AMLb< ��D4N�2

��5=<�0kD > N�5=Q�2aN�> 2?3S5JdnP+24>;<�AB5JP'<�2RNODGFH< ��5J<[0f) ��)����� � ��10+2aN[21D4N�2�<�0+N[2a2 � AGN[<"N�2RdG563�<�2aN�3&DG3[3SA'Fe5gDM<�2?> ��5J<�0 D�)1� � D4NODMI=IJ2aI � AGN[< �"�10^243S2 � AnN�<�3T0EDaQ�2

�n� Dn>+> N[243�3�243cFeAnN�N[243 � AGP]> 5JP+d.<[AW<[0+2 � AGN[<c9EDn3S2XDn>+> N�2?3�3 � 0^2aPEFe2eLbAnN�<[0 �"FaD4IJI=24> � � � � ��� �

� IJ7E3 � �Ej � AnN � � �"��3i:V2aP <[5JAnP+24>�24DMN[IJ5=2aN��G<�K � 56FRDMIJI=K��n)TAGN[<O��DG3�2���5JI=I+9E2AnP+2A4L � � � � � � � � � � �AnN � � 49�F �

�10+2�_ENO3�< � AnN�<�N[2adG5g3S<�2RN�DM<�9EDG3�2 DG>^> N�243[3�FeAnP <[N�AGIg31<�0+2 �@>^DM<OD � 5=PE3 AnP.D � N�5=P <[2aN � AGN[< �

�10^2�9^5J<�Dn3�3�5JdGP^:;2aP'<O3TLbAGN�<[0+2_EN�3S< � AGN[<�N�2adn563S<[2aN��^)TAGN[<O��Dn3S2 � � �ED4N�2�I=563�<�24>@5=PX�\DM9+I=2(m � ��/IJAndG56FBj DM<�24DnF 0f9+5J<�IJA'FaD4<�5=AGP.FHAGN�N[243 � AnPE> <[A;DB0+5Jdn0WIJ2RQ�2aI&3�5JdGP]DMI�D4<<[0+2 FeAnN�N[243 � AGP]> 5JP+d

>^DM<OD � 5JP �"�10+5g3iN[2adG5g3S<[2aN"563\7E3S24> <�A�3S2aPE>B) ��) ���� ��<�0+2�5=P LbAGN[:XDM<[5JAnP 7E3S24> 5JP 2?DGFO0 9EDMN[N�5J2RN3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP ���An<�56FH2�<�0ED4<9^5J<Cj�5g3�Fe7+N�N[2aP'<�IJKV7+PEDG3[3S5=dGP+24>fDMPE>W5g31<�0+2CAGP+I=KX3S5=dGPED4ITP^AG<

7]3S24>X5JPf) ��)����� � �

�TD49+IJ2Cm �� )TAnN�<O��Dn3S2 �#� �E�15J<���3[3S5=dGP+:;2RP <�3�15J< ��D4:;2 %�3S2C YPf) ��)����� �

9+5=< � ��� �� �Y��D4N�N�5=2aN�-.Dn3 �.��AGP'<OD45JPE3�)� �9+5=< � � � � � �Y��D4N�N�5=2aN�-.Dn3 �.��AGP'<OD45JPE3�)� � �9+5=<�m ��m ��j �Y��D4N�N�5=2aN�-.Dn3 �.��AGP'<OD45JPE3�)��j �

9+5=<�� � � ��� �Y��D4N�N�5=2aN�-.Dn3 �.��AGP'<OD45JPE3�)� � �9+5=< � � �Y��DMN[N�5=2aN��K'PEF ����24U�7+243�<��

9+5=< � � � �� �Y YP'<�2aN[N�7 � < � 2?U 7+2?3S<��

9+5=< j �cj � � N[243S2aN[Q�24> LbAnN Lb7+<[7+N�2 7E3�2 �9+5=< � � � � �Y��D4<OD;�15=< ��DMI=7+2 �

Page 75: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

�10+2f3S24FHAGPE> � AnN�<;N[2adG5g3S<[2aN���)TAGN[<O��Dn3S2 � j �15g3@FHAGP+P+2?Fe<�24>,<[A <[0+2X5JP � 7^< � 5=PE3 AML <[0+2

� N�5JP'<�2RN � AGN�< � Y<�563�7E3S24>.<�AXN[24Fe2a5=Q�2�5=P LbAGN[:XDM<[5JAnP LbN�An: )���)� ��� � � �15J< Dn3�3�5JdGP^:;2aP'<O31LbAGN<[0+563�N�2adn563S<[2aN D4N�2 dG5=Q�2aPW5=P��TD49+IJ2 m � � �C�10+2BD4N�NOD4P+dG2R:;2aP'<A4L19^5J<O3 ��5J<�0^5JPW<[0+563�N�2adn563S<[2aN�5g3<[0+2cN[243S7^IJ<�AML�<[0+2�L DnFe<<[0EDM<�)1��37E3�7EDMI=IJKXFaD4PWdn2aP+2aN�DM<�2 DMP.5=P <[2aN�N[7 � <�3S5=dGPED4I ��0^2aP.��F �;5g3

3�2a<��&<[0+2c5=P <[2aN�N[7 � <�IJ5JP^2c:B7E3S<�9E2 <�0^2B��F�� 3S5JdnPEDMI �c�10^2 <�0+N[2a2cN[2a:XDM5=P+5JP^dBFeAGP'<�5=dG7+An7E3�9+5J<�3

A4L�<�0^2�N[2adG5g3S<[2aN�D4N�2 <�0'7E3�> 243�5JdnPEDM<[24>WDn31<�0+2C>+D4<OD 5JP � 7^<1LbN�AG: AG<�0^2aN�)� 3 �1�10^5631IJ2?D?Q�2?3 9+5=<

��DG3�<�0+2�� � 3�5JdnPEDMI �\<�0+2�9+5J<�<[243S<[24> <[AC> 2a<�2RN�:;5=P+215 L\3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP 0EDn3 9E2a2aP DGFO0+5J2aQ�2?> �

Y< 0ED � � 2aPE3�<[0EDM<C<�0+2B3�2aPE3�2@A4L�9+5J<��V563�5JP'Q�2aN[<�24>XAGP�<�0+2 � AGN�< �"<�0+2V) ��) ���� �;0EDMN�> ��D4N�2FHAG: � 2aPE3[DM<[243 LbAGN�<[0+563�3SAB<�0ED4<�D � AnN�<�N�24Dn>X3S2a243�<�0+2 � � 9^5J<�Dn3D;j���0^2aPX<�0+2�9]DMN�N[5J2aN�0]DG3

_]N�24> �

�TD49+IJ2Cm � � )TAnN�<O��Dn3S2 � j �E�15J<���3[3S5=dGP+:;2RP <�3�15J< ��DM:;2 %�3S2C YPf) ��)����� �9+5=< � �17E3SK � � �Y��DMN[N�5=2aN��K'PEF �1��An: � I=2a<�24> �

9+5=< � ��F�� ���� � YP <[2aN�N[7 � <��

9+5=<�m ) � � ) ��E � �/)��� �/3�7EF 0X<[0EDM< � ��� � � � ��� �9+5=<�� ��I6Fe<� YP Oj � ) ��E Oj �/)��� �/3�7EF 0X<[0EDM< � ��� � � � � ��� �9+5=< iN[N�AnN � � ) ��E � �/)��� �/3�7EF 0X<[0EDM< � ��� � � j � ��� �9+5=< � 7+P 7]3S24>

9+5=< j 7+P 7]3S24>

9+5=< � 7+P 7]3S24>

�10+2�<[0+5JN�> � AGN�<�N�2adn563�<�2aN �+)TAnN�<O��Dn3S2 � � �+FeAnP <[N�AGIg3 <[0+2�0ED4PE>+3S0]D ��2 � 5JP]3 AGPX<[0+2 � N�5JP'<�2RN

� AnN�< �� Y<15g317E3S24>;9'K;)���)����� �cAnP+IJK LbAGN�An7+< � 7+<�9+5J<�31<�0ED4<�F 0]DMP+dn2�QnD4IJ7+2�N[2aI6D4<�5=Q�2aIJKCNODMN[2aIJK�\<�0^2 3SA4Lb< � DMN[2�> A�2?3 P+An<�DGFRFe243�3�<�0+5g3"N�2adn563S<[2aN�5JP;<[0+2�FeAG7+N�3S2�AML\2 � 24Fe7^<�5JP^dcD <�K � 5gFaDMI^9EDMN[N�5J2RN3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP �( YP An<�0+2RN ��AGN�>+3 ��<�0^563@N[2adG5g3S<�2RN;563@7]3S24>*LbAnN;<�0+2 � � ��� � 5=P LbAGN[:XDM<[5JAGPAn7+<�I=5JP+2?> 5=P;�\DM9+I=2 m � m �"��IJ<�0^AG7+dn0;<�0+5g3�> 563[Fe7E3�3�5JAnP@N[2eLb2aNO3\<�Ac<[0+2�3S5JdnPEDMIg3�DG3 <[0+2aK DMN�2�IJ5g3S<[24>

5=P �\DM9+I=2 m � m �\<�0+2 � AGN[< DGFH<�7ED4IJIJK.5=P Q�2RN�<O3�<�0+2V3S2aP]3S2;A4L�9+5J<�3� �1j ��DMPE>����FeAG: � 2RPE3�D4<�5JAnP

Page 76: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

LbAnN�<�0^563�5JP'Q�2aNO3�5JAGPV563�> AGP+2 � 9'K ����� ��5=<�0"� � � ��5JP]3S56>'2�<[0+2cI=A��1243�< �bIJ2aQ�2aI�)���)� ��� � � AnN�<

>'N�5JQ�2RN �

�TD49+IJ2Cm � m )TAnN�<O��Dn3S2 � � �E�15J<���3[3S5=dGP+:;2RP <�3�15=< ��DM:;2 %�3�2c YPf) ��) ���� �

9^5J< � 7^P 7E3�24>

9^5J< � 7^P 7E3�24>

9^5J<�m 7^P 7E3�24>

9^5J<�� YP'<O"P � � P'<�2RN�N�7 � <�"PED49+IJ2 �

9^5J< �8I6Fe< ����S��AnP+P+24FH<�5JAnPf 3�<OD49+IJ5g3S0+24> �

9^5J< � YP+5=< �� � ��� ��DM7E3�243� YP'<�2aN[N�7 � �

9^5J< j ��7+<�A8 "� %cj � %�3S2aN�9^5J< j �

9^5J< � �8<�N�An9E2 % � � %�3S2aN�9^5J< � �

�10+N�2R2:;A'>^DMIE9+5J<�3"5JP � AnN�< �S���� % � � %cj � �')TAnN�<O��Dn3S2 � � �^DMN[2�P+AG<�DnFe<�7ED4IJI=K 7E3S24>B9 K <[0+2I=AGdn56F�5JPX)���)����� � � 9+7^<�NODM<[0+2aN�D4N�2�7E3�24>;<�AB> N[5JQ�2�DMPX5JP'LbAGN�: DM<�5=AGPED4I&3�<ODM<[7E3�> 5g3 � IgD?K �"�10+2�� 9+5J<�563�7E3S24>;<[A 5JPE> 5gFaDM<[2<[0EDM<�<[0+2 )���)� ��� �c0ED4NO> � DMN[2�0EDG3�9E2a2aP � N�A � 2aN[IJKVFeAGP^P+24Fe<[24>

<[AW<[0+2X)� �T�10^2;AG<[0+2aN < �1AW9^5J<O3 D4N�2 � � � � � �� � � � � � � � � 9^5J<O3�<[0EDM< FaDMP,9E2;7]3S24>.5JP D4P K

� DaK;> 2?3S5JN[24>��G0^A ��2aQ�2aN � <[0+2�3S7+dndG243�<�24>@7]3S2�5g3i<[Ac2aP]FeA'> 2�<[0+2 Lb7^PEFe<�5=AGP;<[0EDM<�<�0+2�) ��) ���� �0]DMNO> ��DMN[2c5g319 2R5JP+dB7E3S2?> <[A@5=: � I=2a:@2HP'< �&�10+5g3 7]3S2 563�3�7+:;:XD4N�5�R24>c5JPf�\DM9+I=2 m � � �

�TD49+IJ2Cm � � -W24D4P+5JP^d AML�%cj D4PE>W% �@��5JdnPEDMIg3%Cj % � -W2?DMP+5=P+d

� � ) ��) ����B5631P+An<�Fe7^N�N�2RP <[IJKB5JPX7E3S2

� j ) ��) ����;5g319 2R5JP+d 7E3�24> <[A 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�a2

j � ) ��)�����B5g319 2R5JP+dB7E3S2?> <[A@<[NOD4PE3S:;5=<17E3�2aN�>+D4<OD

j j ) ��)�����B5g319 2R5JP+dB7E3S2?> 9'K;<[0+2 A � 2aNOD4<�5=P+d;3�K+3�<�2a:

Page 77: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�Gm

m � ) ��)����� � ��DMN�> ��D4N�2 ��Q�2aN�Q'5J2��

��3"> 2?3�FeN[5J9E24>c24D4N�IJ5=2aN��4<�0^2aN�2�D4N�2�AGP+I=Kc< �1A 2aQ�2aP'<O3&5JP 9]DMN�N[5J2aNi3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;3�24U�7+2aPEFe2

A4L�) ��) ���� �+PED4:;2aIJK � 9]DMN�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DMN�5=AGPfFeAn: � IJ2R<�24>BDMPE>X9EDMN[N�5=2aN�3S2a2RP 9'KXD4IJI\)��3��

�10^243S2�2aQ�2aP'<O3 FRDMPc9E2�0EDMPE>'IJ24> 24DG3�5JIJK�9 K D4Pc2aQ�2RP <h> N�5=Q�2aP DG3�K P]F 0+N[AGP+An7E3"3�24U 7^2aP <[56D4I�Fe5=NOFe7+5=< �

��2aPEFe2��^) ��)����� � 0]DMNO> ��DMN[2 5J: � I=2a:;P�<�3 D 3�5J: � IJ2�DG3SK'PEFO0+N�AnP+AG7]3�Fe5JN�Fe7+5=< �

) ��)����� � LbAnIJI=A ��3�<�0^2�9]DMN�N[5J2aN�DMN�F 0^5J<�2?Fe<�7+N[2 > 2e_]P+24> 5=Pf3S24Fe<[5JAnP � � m ���10^2cIJAndG5gF�:;A'> �7^IJ243 � $&-"� � $&-" LbAnN�) ��)����� � �kDMN�2 5=: � IJ2R:@2HP <[24> 7E3�5JP+d ��-.� ��� � j�� ) ��$&3 �Y)"N�A �

dnNOD4:;:XDM9^IJ2C�N�N�DaKW$ AndG5gF ��<�AV:;5JP+5=:@5�e2�<�0+2 F 0+5 � FeAn7+P'<�Dn3��12aI=I\DG3�<�AVN�24> 7]Fe2 <�0+2 ��5=N�5JP^d

FHAG: � I=2 � 5J<�K �&� <�An<OD4ITA4L �V) ��$&3�D4N�2C7E3S24> �+AGP+2�LbAGN�24DnF 0X)� �

�10+2 ��DMd�9+5=<O3 � � 9+5=<O3 ��LbN�AG: DMIJI�<�0+2f)��3 ��2aN�2V5JP+5=<�56D4IJI=K.0EDMN�> ��5JN[24>,<�A.24DnF 0 AG<[0+2aN �

9^7+<BDW9+7 ��2aN ��DW3S5=P+dGI=2 ���8$T�'m��^j ����Dn3cDn>+> 24> > 7+N[5JP+d.<[0+2;<[243S< DMPE> > 2a9^7+d � 0]DG3S2XA4L�<[0+2

)���)����� � �Y3�2a2 ��0ED � <�2aN#� � ����8$T� �Gm � A � 2aP�FeAGI=IJ24FH<�AGN�5=P Q�2RN�<�2RNO3�DMN[2c7E3�24>W<�A > N�5=Q�2c$&�� > 5g3 � IgDaK �� DnF 0�)�!0EDG3Cj��

$&���3 � <[0+2aN[2eLbAGN[2�<[0+2 <�An<ODMI&P'7+:B9E2aN1A4L�9+7 ��2aN�FO0+5 � 317E3S24>;5g3�� � � � ����� � �

m � � ) ��$WLbAGN���D4N�N�5=2aN��? YP <[2aN�N[7 � <1I=AGdn56F

�10+2 LbAn7+Nf) ��$&3B7E3S24> 5=P!)���)� ��� � 0]D?Q�2k3�D4:;2W5=P <[2aN�PED4II=AGdn56F 9^7+<XDMN[2�FeAGP^P+24Fe<[24>>'5 ��2aN�2RP <[IJK � �A��12RQ�2aN���<�0+2�>'5 ��2aN�2RPEFe243 5JP FeAGP+P^24Fe<�5=AGPE3 LbAGIJI=A�� D,3S5=: � I=2 � DM<�<[2aN�P � �10+2

LbAnIJI=A ��5=P+dV> 243�FHN�5 � <�5JAnP;N�2HLb2aNO31<[A@<[0+2C) ��$ LbAnN�)� ����5=<�0XN�243 � 24Fe<�<�AV)�����E)��� �ED4PE>W)��� �

��5=Q�2aPCD)�WP'7+:@9E2aNELbAGN � �4<�0^2�)�WP 7^:@9E2aN�3]LbAGN�� ����GD4PE>��FaDMPC9 2 > 2aN[5JQ�24>9'K ��� � � � �Bj �

� % # ��� � � � � � � � � % # � � � � � � � � � % # � �� � <�2RN�PED4IJIJK � 24DnF 0f) ��$ D � � 24DMN�3�DG3�3S0+A���P5=P, \5JdG7^N�2 m �=j �B) ��$&� �'- 3SAMLb< � DMN�2 ��Dn3�7E3S24>W<[AXdG2aP+2RNODM<[2@<[0+2cLb7E3�2@:XDn3 �;LbAGN <[0+2B) ��$

LbN[AG: <�0^2�I=AGdn56F24U�7ED4<�5JAnPE3��

Page 78: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

m � � �Jj )"5JP+An7+<

T5=dG7+N[2 m �=j ) ��$�)i5=Pf$&D?K�An7+<

)���$ ��� � j����$ � j � � �����

)���'� � � � )� �'� �

)� �'� � � � ��� �

)���'� � � � j )� ����

)����� � m � � )� ��� �

)� �H� � � jRl )� � �

)����� � � j � )� �a�

)��� �� � j � )� �H�

)���O �� l j � ��$ � ���'�

)���e �� j�� jRm ��$ �c�'��

) ��� �� jGj j � )� �' ����

����� j � j )� �+�

m � � � � ) ��$&� �'- ��A'>'2

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��������������� �����(�%��(�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

���� � �� �� ��� ��� �������������

���� � ���&� ��� ��� ��� �������������

���� � ���&� � � ��� ��� �������������

���� � ���&� � # ��� ��� �������������

���� ��� �!� � ��� ��� �������������

���� " ���&� � � ��� ��� �������������

���� # ����# � � ��� ��� �������������

���� $ ���&�!��� ��� ��� �������������

Page 79: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

���� � ��� � ��� ��� ��� �������������

���� ��� ���&�!��� ��� ��� �������������

���� ��� ����#���� ��� ��� �������������

���� � � �����

���� �� ���&��� ��� ��� �������������

���� � � ���&�!����� ��� ��� �������������

���� � �� �������� ��� ��� �������������

���� � " �� ������ � ��� ��� �������������

���� �# ��� � � ��� ��� �������������

���� �$ ���&��� ��� ��� �������������

���� ��� ����#�� ��� ��� �������������

���� ��� ���&���� ��� ��� �������������

���� ��� ���&�� � ��� ��� �������������

���� ��� � ����� �!������ �!���!� �

���� � � ���&� � � ��� ��� �������������

���� � � �!���

��� ��� � �� � � ��

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � %�%�������� �� ������(�%��������� "����� � � � � � � � � � � � � � � � � �

������������� ���

������������ � � ���&�!���� ����� � � ���

� ��� � ���� ��� �!� � ���

� ���&�!���� ����� � � ���

� ����#����� ����# � � ���

� � �����������&����� � �

� �!������!���

Page 80: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

�� �� � �� �� ��� ��� ��� ������ �

�� ���� ����� � ��� ����� � �� � ����� � ��� ����� � � � �

��� ����� ��� � � ��� ��� ��� ��� � � � � �

��� ����� � �� � ����� � ��� ������� � � �

��� ����� � #�� � ����# � ��� ����#�� � � �

� � ����� �

�� ������ ��� � ��� ����� � �� � ����� � ������������� � ���

��� ����� ��� � � ��� ��� ��������� � � � ���

��� ����� � �� � ����� � ������������� � ���

��� ����� � #�� � ����# � ����������#�� � ���

� �!�� �

� ���&���� � � � ���&�!�������� � � ���&�!� ��� ����� � � � �

� ��� � ��������� ��� � � �

� �����!����������� � � � �

� ����#�����������# � � � � � �

��� �����!������� � �!� � � �

m � � � �243[FeN�5 � <�5=AGP

�10+2W2?U 7ED4<�5=AGPE3;>'243�FeN[5J9E24> 5JP <[0+2 � N�2aQ'5JAn7E3@3�24Fe<[5JAGP]3;DMN[2W5JP L DGFe<V5J: � I=2a:B2eP'<�5=P+dW<[0+2

9]DMN�N[5J2aN\IJAndG5gFi<[N�2a2�A4L� T5Jdn7+N�2"� � � DMPE> <�0+2�5JP'<�2aN[N�7 � < IJAndG5gFi<[N�2a2�A4L� T5Jdn7+N�2"� � � �"�A��12RQ�2aN��a<[0+2)������� 3S5=dGPED4I 5g3 P^AG<Z> 5JN[24Fe<�I=K�FHAGP+P+2?Fe<�24> <�A�<�0+2�:;2a:;AnN�K�2aI=2a:;2aP'< �Y���� � ��AML]<�0+2�9EDMN[N�5J2RN

I=AGdn56F�<�N[2a2��+D4PE> <[0+2 5JP'<�2aN[N�7 � <1<�N[2a2 563�3�IJ5Jdn0 <[IJKB:;A'> 5 _E24>@<[A;DnF 0+5=2aQ�2�9 2R<�<�2RN1Lb7+PEFe<[5JAGP]DMIJ5=<�K �

�10+2 5JP'<�2aN[PEDMI\���� � 3S5=dGPED4IT5g3 <[0+2 :;2a:;AnN�K 2aI=2a:;2aP'<���0+56FO0XdG2a<�33�2a<�D4PE> N[243S2R<�Dn3SK'P��

FO0+N[AGP+An7E3SI=K 9'KW<[0+2@2RQ�2aP <�3 � ����� � ����� � �� �;D4PE> � ����� � � � � � � � � � N[243 � 24FH<�5JQ�2RIJK � ��3

>'243�FeN[5J9E24>;24D4N�IJ5=2aN��^DMPkDG>+> 5=<�5=AGPED4I\3S5JdnPEDMI�� ��<�N[AG9E2 ���� �+5g317E3S2?> ��5=<�0X<�0^2�9]DMN�N[5J2aN�: DG3 �V9+5J<�3

Page 81: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�Gl

� ��� � �� ��9 Kf<�0+2B9EDMN[N�5=2aN�IJAndG5gF <[AWDnF 0^5J2aQ�2 � N�A � 2RN�Lb7+PEFH<�5JAnPEDMI=5J<�K �@�8<�N�An9E2;0+5Jdn0 ��5=<�0�9EDMN�

N[5J2aN�: DG3 �B9+5=<O315JP]> 56FaD4<�243�<�0+2CD4N�N�5=QnDMI&AMLZ<�0^563�)� D4<�Dc9ED4N�N[5J2aN � ��<[N�AG9E2CIJA�� ��5=<�0X<�0^2 3�D4:;2

9]DMN�N[5J2aNZ:XDG3 ��5=PE> 5gFaDM<[2�<�A�<[0+2�9EDMN[N�5=2aN"IJAndG5gF <�0]DM<�<�0+2�)�.0EDG3�3�2a2aP <�0^2�9EDMN[N�5J2RN�FeAG: � IJ2a<[5JAnP �

�10+2cIgDM<�F 0+5=P+dBAML�<�0+2C5JP'<�2aN[PEDMI �E5 � � �]A � 3A4L�<�0+2 ��� � j��X) ��$ FaD4P+P+An<�9E2 FeAnP <[N�AGI=IJ24>X9 K

D4P 5=P <[2aN�P]DMIJK > 2aN�5=Q�24>X3S5=dGPED4I � N�DM<�0^2aN�<�0^2BFeIJA'F �;5JP � 7+<O3�AML DMI=I"<�0+2 �E5 � � �EA � 3�AML�<�0^2 ��� � j��D4N�2CFeAnP+P+24Fe<[24>@<[A@<[0+2 � 5=P j�A4L�)���$ �+)���1�'��#AGPX<�0^2�5=P <[2aN�P]DMI �E5 � � �EA � 5g313SK'PEFO0+N�AnP+AG7]3��

�10^2aNSLbAnN�2��+<[0+2 AG7+< � 7+<�AML�<[0+2 9EDMN[N�5J2RN�<�N�2R2 �b7 � � 2aN � D4N�<�1A4L� T5=dG7+N[2 � � � 56319+N[AG7+dn0 <�AG7+<�AML<[0+2�) ��$ Dn31��$ � � � �8�10+2�AG7+< � 7+<�AML�<[0+2�D4P <[5J9ED4N�N�5=2aN"<[N�2a2�563\FeAGP+P^24Fe<�2?>c<�A�<[0+2���$ � ���'�

An7+< � 7+<�DMP]>�5JP^2a<�2aN[PEDMI=IJK�<�A�<�0+2�N[243S2a< � 5JPE3&AMLE<[0+2�5JP'<�2aN[PEDMI �]5 � ���EA � 3��"�10^2��$ �c�'��,AG7+< � 7+<

5g3�2 � <�2RN�PED4IJIJKkFeAGP^P+24Fe<[24> <[AW<[0+2W��$ � 5JP � 7+< 3�5JdGP]DMI �ZDMPE> DXIJAGdn56FXj@5g3�0ED4NO> ��5=N�24> <[AW<[0+2

5=P � 7+<CAML����� � ��<�0+2V:;2a:;AnN�KX2aIJ2R:;2aP'<�� �B�10+2 FeAG: � IJ2a<[5JAGP.A4L DX9EDMN[N�5=2aN�LbAnNOFe243 D"�X<�AjX<�N�DMPE3�5J<[5JAGP AnP*<[0+2W��$ �c�'�� 3�5JdGP]DMI ����0+5gF 0 FRDM7E3�243 D,j <[A.9E2 IgDM<�F 0+2?> 5JP,<[0+2f��� �

�]5 � ���EA � � �!0+2RPWD4IJIh) �315=P Q�AnIJQ�24>c5=PWD 3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP;0EDaQ�2�N�2?DG>@<[0+2a5JN�5JP � 7+<�>+DM<�D �+<[0+2

� DG3�K PEFO0+N[AGP+An7E3 �CN�243�2a<cA4L�<�0+2 ��� � N�2adn563�<�2aNC563�5=P <[2aN�P]DMIJI=K.<�N[5JdGdn2aN�2?> 9 K�<�0^2W��$ � ���'�

3�5JdnPEDMI�����0+56FO0;LbAGNOFH2431<�0+2 �E5 � ���E5JA � �Y���� � ��3S<OD4<�2 <�A � ��10+2 5JP'<�2aN[N�7 � <�3S5=dGPED4I")���' S��� 5631dG2RP+2aNOD4<�24>;9'K;< �1AB3�2 � DMN�DM<[2c<�K � 2431A4L�2aQ�2aP'<O3 �

j ��� )�!> 2R<�2aN[:;5JP+2?3i<[0EDM<�<[0+2 AG<[0+2aN�) �3�3�0+AG7+Ig> 9E2c5=P LbAGN[:;24> AML�3�AG:;2�2aQ�2aP'< �\ Y<�FaDMP

5JP'<�2aN[N�7 � <�D4P K 3S7+9E3�2a<�AGN�DMI=I&AMLZ<�0+2C)��3 9'KX3�2a<�<[5JP+d 5=<O3� ��#9+5=< �Y)��� �� � �

� �� Lh> 2?3S5JN[24>��G<[0+2�) ��) ���� ��9EDMN[N�5=2aN"0ED4NO> � DMN�2�FaD4P 9 2�3�2a<�<�A�5=P <[2aN�N[7 � <"<[0+2�)� �Y)����

��0+2aP ) ��)����� �*>'2a<�2aN[:;5JP^243c<�0ED4<X<�0+5g3 )��! 3;9ED4N�N[5J2aN;0]DG3;9E2a2aP 3�DM<[563Y_E24> � �10^563

N�243 � AnPE3S2VFaD4PW9E2 5JPE>'2 � 2aPE> 2aP'<�I=K@2RPEDM9+I=24> �?> 563[DM9+I=24>W9 KV24DGFO0.)� 3S2a<[<�5JP^d@5=<O3��� 19+5=<

�Y)��� �� � �

LZDMP'K;)���WDn3�3S2RN�<O3�D4PX5JP'<�2aN[N�7 � <�N[24U 7^243S< DMPE>X)���@563�FeAGP'<OD45JP+24>B5JP;<[0+2�9ED4N�N�5=2aN1: DG3 �

A4L�<[0+2 )��� � <[0+2aPf<�0+2B)��� ���� 9+5J<���5=IJI\9E24FeAG:V2@j �c��AG<�5gFe2c<[0EDM<�<�0+2B)�#N[24U 7^243S<[5JP+dVDMP

5=P <[2aN�N[7 � <���5JI=I+AGP^IJK 5JP'<�2RN�N�7 � <"5J<�3S2aI L�5`L&<[0+2�FeAGN[N�243 � AnPE> 5=P+dc9+5=<�563"AGP;5=P@5=<O3"9ED4N�N�5=2aN":XDn3 � �" L

)������ "5g3 j � <[0+2aPXFeAn: � I=2a<�5=AGP AMLZD 9EDMN[N�5=2aN�563�3S5=dGPED4IJ24>@9'KB3S2R<�<�5=P+dc9EAn<�0;<[0+2 )��� ���� DMPE>

)�������/9^5J<O3�<�AXj �� L�)������ �563 � �+<[0+2aPWAnP+IJKV<�0+2 5JP'<�2RN�N�7 � <�N�24U�7+243�<�FaDMPfFaD47E3S2 )� �' ����<[Ac9E2Cj ���10+2�24U�7EDM<[5JAGP]3ZLbAnN�) ��' ���� DMPE>;)������� 3S5JdnPEDMIg3"5J: � I=2a:;2HP <�3 <�0+2�Lb7+PEFH<�5JAnPEDMI=5J<�K

Page 82: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

>'243�FeN[5J9E24>BDM9EA4Q�2 �"�10^2�> 5 ��2aN�2aP]Fe2�9E2a< �12a2aPB<�0^2�5JP'<�2aN[PEDMIE���� �!N�2RdG563�<�2aN�D4PE> <[0+2�) ���� �

An7+< � 7+<B3S5=dGPED4I1563 <�0ED4< 5J<CFaD4P F 0]DMP+dn2;<�0+2V:;24DMP^5JP+dXAML�<[0+2X���� � 9^5J< �f YP,243[3S2aPEFH2��T<[0+2

)������� D4PE>@)���' S���*3�5JdnPEDMIg31DMN[2�N�24D4IJI=Kc2aPEFHA'> 5JP+dCD < ��A�9+5=<1)���)����� ��0ED4NO> � DMN[2 3S<�DM<�2 �Dn3 An7+<�I=5JP+2?> 5=Pf�TD49+IJ2 m � � �

�TD49+IJ2Cm � � -W24D4P+5JP^d;� Li)��� � �/D4PE>W)���' S������5=dGPED4I63

)��D � � )��DG ���� -W24D4P+5JP+d

� � �AB5JP'<�2aN[N�7 � <��'3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPXP+AG<�DGFO0+5=2aQ�24>

j � �AB5JP'<�2aN[N�7 � <��'3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGPfDGFO0+5J2RQ�24>

� j YP <[2aN�N[7 � <1LbAnN�DMIJI\)��3

j j YP <[2aN�N[7 � <1LbAnN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPfDGFO0+5J2aQ�2?>

m � m D49+N�5gFaDM<[5JAnP

�10+2 � N�An<�AG<�K � 2X) ��)����� � 7+P^5J<c5g3�0+AG7E3�24> 5=P,DXPEDM<[7+NOD4I1_EP+563�0 N[24> A8D ��9 A � <�0ED4<c5g3jnj ���4m�� ��56>'2@9'K ���.> 2R2 � 9'K ���W<�DMI=I � ��5=<�0�DW3�5J: � I=2 ��f3S<�2R2aI�0EDMPE>'IJ2 � N[AG<[N�7E> 5=P+dW9'K j��

AnP <�0+2BIJ2eLb<C3�56> 2 � <[A.DM5g> 5JP�FaD4N�N�K'5JP^d <[0+2X3�K+3�<�2a: LbAnN > 2a:VAGPE3�<�NOD4<�5=AGPE3 DM<CN�2a:VAG<�2B3�5J<[243 � �

�10^2WFHAMQ�2RNcAML�<[0+2fFaDG3�2X563cD.3�5J: � IJ2 � 5J24FH2@A4L�� � � m�� <[0+56F �.A�D�����DM<[<ODnF 0+2?> 9 K�Q�2aI6FeN[AfDMPE>

� 2aN�LbAGN�DM<�2?>.DM9EA4Q�2c<�0^2 � A��12aN�3S7 � � IJKX<�AVDMI=IJA��/FeAnP Q�2?Fe<�5=AGPXFeA�AnIJ5=P+d ���10+2B���!FHAGNO>X2aP'<�2aN�3

<[0+2c9EA � LbN[AG: 9E2a0+5=PE> <[0+2 � A ��2aN�3S7 � � IJK �1 YP;LbN�AnP <�A4L�<�0+2CFe5=NOFe7^5J<�FRDMNO> �+N�24D4N �b:;AG7+P'<�2?>@AGP

<[0+2cLbN�AnP < � DMP+2RI �E563�D4P�DMN�N�DaKWAML $&���37]3S24>.Dn3�DV3S<OD4<�7E3�> 563 � I6DaK;LbAGN�<[0+2B)��3�FeAGP^P+24Fe<[24>

<[A;)���)����� � � YPE3S5g> 2 <�0+2 9EA � �E<�0+2RN�2 5631AnP+2����@9 K ��� � � �� � � � ��� � ������FeAnP <�DM5=P+5JP+d <[0+2 )���$&3�DMPE>

$&�� > N�5=Q 5=P+d Fe5=NOFe7^5J<�N[KBDMPE>XDBmcQ�AGI=<1IJ5=P+24D4N � A��12aN 3S7 � � IJK � DMIJ<[0+AG7^dG0.Dc: D � 5J: 7+: AMLZIJ243[3

<[0EDMP�j � m DM: � 3 5g3 P+2a2?> 24>����12�7E3S24>XD 3�7 � � I=K@N�DM<�2?>;DM< D4: � 3 � �"�12a0^5JPE> <�0+2�Fe5JN�Fe7+5J<�FaD4NO>

AnP,<�0^2 9EDGF �.AML <�0+2B9EA � D4N�2 LbAG7+N � D4P+2aI�� :;An7+P'<�24>.��2aP <[N�AnP+56Fa3 FeAnP+P+24FH<�AGN�3���3SAX<�0ED4<c<[0+2

FRDM9+I=243 7]3S24>,<�A�FeAnP+P+24Fe<B)��3@<[A,)���)� ��� ��DMN[2W3�<OD4PE>+DMN�>!)1� � DMN�DMI=IJ2aI � N[5JP'<�2aN FaDM9^IJ243 �

��5J9^9 AnP FaD49+IJ243�FeAGP+P^24Fe<�<[0+2BFe5JN�Fe7+5=<9EA�D4NO> <[AX<�0+2B<�0+2BFH2aP <[N�AnP+56Fa3�FeAGP+P^24Fe<�AnNO3 �@��P+2@2RPE>

Page 83: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��j

A4L�2?DGFO0,N�5=9+9EAGP FaDM9^IJ2;5g3cFeN[5J: � 24>W<[A.<�0+2XFH2aP <[N�AnP+56Fa3CFeAGP^P+24Fe<[AGN ��0^5JIJ2V<�0+2;An<�0+2RNc2aPE>,5g3

3�AGIg> 2aN�2?> <[A;D4P,j � � 5=Pf3S5JP^dGIJ2 � 5=P�� I=5JP+2 �S�' �$ ��FeAnP+P+24Fe<[A AGPf<�0+2CFe5=NOFe7+5=<19EA�D4NO> �

��<�N[56Fe<[IJK 3 � 24D �'5JP+d ��<�0+2aN[2�563TP^A�P^2a24>c<�A�0EDaQ�2�DMP'K > 5g3 � IgD?K FeAGP^P+24Fe<[24>�<[A�<[0+2�) ��) ���� �0]DMNO> ��DMN[2 �� P]> 2a24>���2aI=5J:;5=PEDM<[5JP+d�<�0+2C> 5g3 � IgD?KBFRDMPXdGN[24DM<[IJKV3S5J: � IJ5 LbKc<�0^2�0EDMN�> ��D4N�2 9E24FaD47E3S2

5=<T2RIJ5J:V5JPED4<�243E<�0+2�P+2a24>�LbAGNZ$& � > N[5JQ�2aN�3&DMPE> � 2aN[0ED � 3\2aQ�2aP 2aIJ5=:;5JP]DM<�2?3 <�0^2�3S2 � DMN�DM<�2 � A ��2aN

3�7 � � I=K � <�0^2 ) ��$&3 :;5=dG0'<19E2 � A��12RN�24>X9 K;<[0+2 FHAG:B9+5JPED4<�5=AGP;A4L�� � �GmXm �/N�2RdG7+IgDM<�AnN DMP]>WD

3�5J: � IJ2�l ���[j � �/����� DG>^D � <[AGN�� �1��A ��2aQ�2aN � )���)����� � 563�D N�243�24DMN�F 0 � N�AG<[AG<�K � 2 �"<�0+2 $&���3

: D ��2�5=<�DcIJAG<�2?DG3S5=2aN�<�AV3S2R2���0]DM<�56310ED � � 2aP+5JP^d � � ��DMPE>X<�AB> 2R9+7+dB<�0+2C3SK^3S<[2a: �

�TD49+IJ2 m � � +N�AnP <�)"D4P+2aI\$&���3

�563 � I6DaK )TA�3�5J<�5=AGP $&D49E2aI"��P.�10+2C) ��) ���� �B%P+5J< )���)� ��� �@��5=dGPED4I

�N[2a2aP $& � m )�!��AGP+P+2?Fe<�5=AGP.�3�<ODM9^IJ563�0+24> ��

�N[2a2aP $& �#� YP'<�2aN[N�7 � <���24U 7^243S< ��

�N[2a2aP $& � %�3S2aN�Y> 2H_EP+24> �8<ODM<[7E3��15J< j %cj

�N[2a2aP $& � � %�3S2aN�Y> 2H_EP+24> �8<ODM<[7E3��15J< � % ��N[2a2aP $& � j ��DM<ODB�15J< ��DMIJ7^2 �

�N[2a2aP $& � � ��D4N�N[5J2aN���K P]F ��� 2?U 7+2?3S< �

�:@9E2aN $& � ��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) ���:@9E2aN $& � � ��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) � � ��:@9E2aN $& � j ��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) �j ��j

�:@9E2aN $& � � ��D4N�N[5J2aN -.DG3 �f��AGP'<ODM5=PE3�) � ���

�10+2 � N[AG<�An<�K � 2�$&�� > 5g3 � IgD?K FeAnPE3S5g3S<�3 A4L�� � $&���3WD4N�NOD4P+dG2?> 5=P�� FHAGIJ7^:;PE3 ��24DGFO0FHAGIJ7^:;P N�2 � N�243�2aP <[5JP+d�<�0^2�3�<ODM<[7E3"AMLhAGP+2�)� �'�10+2?3S2�FeAnIJ7+:;P]3"DMN[2P'7+:B9 2RN�24>�5JPV> 24FHN�24Dn3S5JP^d

AnNO> 2RN LbN[AG: I=2eLb<1<[A@N[5JdG0'< �YDn31<�0+2C$&���3�D4N�2 P+AnN�:XD4IJIJKBQ'5J2���24> � ��5 � 2 ��� )� B) � )� jC)� � ��10^213�5JdnPEDMI^> 243[FeN�5 � <�5=AGPE3�DMN�2�dn5JQ�2aP�5=PC�TD49+IJ2fm ��� �Z�AG<[56Fe2"<[0EDM<&P^AGP+2�AML^<�0+2�$&���3Z> 563 � I6DaK^3 D>'2aN�5=Q�24>c3�5JdGP]DMI���<�0+5g3T563T9E24FRDM7E3�2�<�0+2�< �1A�> 2aN�5=Q�24> 3S5=dGPED4I63"FO0EDMP^dG2�QnDMI=7+2�AGP+I=Kc:;An:;2aP'<OD4N�5JI K��

3�A L Dn3S<�<�0ED4<<[0+2C3S<�DM<�2CFO0EDMP^dG2��1An7+I6>XP+AG<�9E2 � 2aN�Fe2 � <[5J9+I=2 �

Page 84: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

m���'F0^2a:X

DM<[56Fa3

Date: January 26, 1995 Sheet 1 of 2

Size Document Number REV

A

Title

PAPERS0 LOGIC

123456789101112131415161718

PE1 HEADER

PE1U0PE1D

NC

CLK1

CLKSET15

CLKRST16

BREG22

PE1B123

PE1B22

PE1B33

PE1B04

PE1IR8

PE1S13

PE1GI21

PE1GO20

PE1INT14

PE0B17

PE3B16

PE2B15

PE0IR11

PE3IR10

PE2IR9

PE0S19

PE3S18

PE2S17

PE1_PLA

PAPERS0 SIGNAL BUS

CLK1

CLKSET15

CLKRST16

BREG22

PE0B023

PE0B12

PE0B23

PE0B34

PE0IR8

PE0S13

PE0GI21

PE0GO20

PE0INT14

PE3B07

PE2B06

PE1B05

PE3IR11

PE2IR10

PE1IR9

PE3S19

PE2S18

PE1S17

PE0_PLA

PE0U0PE0DNC

123456789

101112131415161718

PE0 HEADER

PE0IRPE0SPE0B0PE0B1PE0B2PE0B3PE0INTPE0GOPE0I2

PE0B0PE0B1PE0B2PE0B3

PE0IRPE0S

PE1SPE2SPE3S

PE1IRPE2IRPE3IR

PE2SPE3SPE0S

PE2IRPE3IRPE0IR

PE1IRPE1SPE1B0PE1B1PE1B2PE2B3PE1INTPE1GOPE1I2

PE1B1PE1B2PE1B3PE1B0

PE1IRPE1S

PE1I1GNDGNDPE1GIPE1I0PE1CE

PE1GI

PE1GOPE1INT

PE2B1PE3B1PE0B1

PE1B0PE2B0PE3BO

PE0GI

PE0GOPE0INT

PE0I1GNDGNDPE0GIPE0I0PE0CE

NC

PE2U0PE2D

PE2IRPE2S

123456789

101112131415161718

PE2 HEADER

CLK1

CLKSET15

CLKRST16

BREG22

PE2B223

PE2B32

PE2B03

PE2B14

PE2IR8

PE2S13

PE2GI21

PE2GO20

PE2INT14

PE1B27

PE0B26

PE3B25

PE1IR11

PE0IR10

PE3IR9

PE1S19

PE0S18

PE3S17

PE2_PLA

CLK1

CLKSET15

CLKRST16

BREG22

PE3B323

PE3B02

PE3B13

PE3B24

PE3IR8

PE3S13

PE3GI21

PE3GO20

PE3INT14

PE2B37

PE1B36

PE0B35

PE2IR11

PE1IR10

PE0IR9

PE2S19

PE1S18

PE0S17

PE3_PLA

PE3U0PE3D

PE3IRPE3S

NC

123456789101112131415161718

PE3 HEADER

PE3B0PE3B1PE3B2PE3B3PE3INTPE3GOPE3I2PE3I1GND

PE3B3PE3B0PE3B1PE3B2

PE3IRPE3SPE3GI

PE0SPE1SPE2S

PE0IRPE1IRPE2IR

PE0B3

PE3SPE0SPE1S

PE3IRPE0IRPE1IR

PE3B2

PE2B2PE2B3PE2B0PE2B1

PE2IRPE2SPE2GI

PE2B3

GND

PE2B0PE2B1PE2B2

PE2INTPE2GOPE2I2PE2I1

GNDPE2GIPE2I0PE2CE

PE2GOPE2INT

PE3I0PE2I1

PE0B2PE1B2

PE1B3PE2B3

NOTE

GNDPE3GIPE3I0PE3CE

PE3GOPE3INT

1 - All ICs have 0.1uFdecoupling capacitor

2 - One 220uF, and two 4.7uFcapacitor for the circuit board

LED DISPLAY DRIVE

SIGNAL BUS

PE0DPE1DPE2DPE3D

A1 2

Y1 18

A2 3

Y2 17

A3 4

Y3 16

A4 5

Y4 15

A5 6

Y5 14

A6 7

Y6 13

A7 8

Y7 12

A8 9

Y8 11

G1 1

G219

74LS541

PE0I0

PE1I0

PE2I0

PE0I1

PE1I1

PE3I1

PE1I2

PE2I2

PE3I2

PE0I2

\5JdG7^

N�2Cm��

)��)������

�F0+2R:X

DM<[56F�j

Page 85: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�

Date: January 26, 1995 Sheet 2 of 2

Size Document Number REV

A

Title

PAPERS0 LED DISPLAY

+5V

G LED220

PExCE 1 2

74LS05

SIGNAL BUS

PExIR 3 4

74LS05

5 6

74LS05

220

220

+5V

G LED

G LED

+5V

+5V

G LED220

PExU1

PExU0 9 8

74LS05

PExD 11 10

74LS05

13 12

74LS05

220

220

+5V

D?

G LED

G LED

+5V

+5V

Y LED220

PExS

PExB3 1 2

74LS05

3 4

U?B

74LS05

PExB2

5 6

74LS05

220

220

+5V

Y LED

Y LED

NOTE1 - G LED = Green LED2 - Y LED = Yellow LED

+5V

+5V

Y LED220

PExB1

PExB0 9 8

74LS05

x = 0, 1, 2, and 3

\5JdG7^

N�2Cm��

)��)������

�F0+2R:X

DM<[56F�

Page 86: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

� �f�1�'%�$ �� "���- ) ��)����� �@ �-.)�$&�-. ���T���� ����

�IJ<[0+AG7^dG0 �^) ��)����� � ��DG3 � N�5J: DMN�5=IJK > 243S5=dGP+2?>;DMPE>@L D49+N�5gFaDM<[24>@<�A <[243S<�<�0+2 � DMN[<�5J<[5JAnP��

D49+IJ2k> K'PEDM:;5gF@9ED4N�N�5=2aNB3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP :;24FO0EDMP+5g3S: �&<[0+2WI=A ���bI6D4<�2aP]FeK,9ED4N�N�5=2aNB3SK'PEFO0+N�A �

P^5�4D4<�5JAnP ��2�DnF 0^5J2aQ�24> <�0+N[AG7+dn0X) ��) ���� �'DMPE>BAG7+N > 563[FeA4Q�2aN�K <�0]DM<�)���)����� FaDMPB9E27]3S24>

LbAnNXDMN[9+5J<[NOD4N�K IJA����bI6DM<[2aPEFeK FeAG:;:B7+P+5gFaDM<[5 AGPE3 �"IJ24> 7E3 <[A,FHAGPEFeI=7E> 2f<�0ED4<�� ��� ��� " � ���

�� � � � � � ���� � �� � � � �� ��� � � � ��� � � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ����� � � � � ��10+2 >'2a9+7+dndG5JP^dWD4PE>.<�243�<�5JP^d@A4L�) ��) ���� �@d8D?Q�2C7E35=PE3S5=dG0'<O3�D49 An7+< <�0+2 :V563S<�D ��243 ��2

: DG> 2C5JPW5=: � I=2a:@2RP <[5`P^d ) ��) ���� � P+An< ��7E3�<�N�243�<�N[56Fe<[24>;<�A;I=AGdG5gFaDMIZ> 243�5JdnP���D���3 � 9+7^< DMIg3SA

L D49+N�5gFaDM<[5JAnP LbAnIJIJ5=243��Z�A��12aQ�2RN��4AG7+N�2 � � 2aN�5=2aPEFe2���5J<�0V) ��) ���� ����Dn3iQ�2RN�Kc9E2aP^2e_�Fe5gDMI+5=P@<[0+25=: � I=2a:;2HP <�DM<�5=AGP;A4L�<�0+2 P+2 � <�_EQ�2 )���)����� � N[AG<[AG<�K � 243 �&5JPEFeI=7E> 5=P+d;����$ )���)� ��� � � l����)���)�����EjCDMP]> � � )�!) ��)����� �

� �Jj )T2aNSLbAnN�:XD4PEFe2�AML�)���)����� �

� Lb<�2RN L DM9^N�56FRDM<�5=P+dB) ��) ���� � �ED 3�AMLb< ��D4N�2 IJ5=9+NOD4N�K�� DG3�> 2RQ�2aIJA � 2?> LbAGN�<[0+2 � IgDMP+dn7EDMdn2

2 � 24FH7+<�5=P+d 7+PE> 2RN�<�0+2C$ 5JP'7 � � � � � � � ���10+243�2�I=5J9+N�DMN[K;N�An7+<�5=P+243 � N[AMQ'56>'2�<[0+2C3SA4Lb< � DMN[2 3S7 � �

� AnN�< N�2?U 7+5=N�24>W9'K.D � � I=56FaD4<�5JAnPE3�<[AX7E3S2X)���)�����XLbAGNC9EDMN[N�5J2RNc3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP,D4PE>,>+D4<OD

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGP �

��31:;2aP'<�5=AGP+2?> 5=P.3S2?Fe<�5=AGP�� �Jj � � ��> 5=N�24Fe<�DnFaFe243[31<�AB<�0+2 � D4NOD4IJIJ2RI � AnN�<�FeAGP'<�N[AGI\N�2adn563�<�2aN�3

5g3�<[0+2 L Dn3S<[243S< :;2R<�0+A'>WLbAGN FeAGP'<�N[AGIJI=5JP+dX<[0+2;)���)�����.5=P <[2aNSL DnFe2 �V�10+2aN�2HLbAGN�2 �T<�0^2@I=5J9+N�DMN�K

N[AG7+<[5JP+2?3 DnFaFe243[3"<�0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<1N[2adG5g3S<�2RNO3�> 5JN[24Fe<[IJK 7E3S5=P+dCDG3[3S2a:B9+IJKCI6D4P+dG7ED4dG2 FHAGPE3�<�N�7]Fe<O3 �

2RIJ5J:V5JPED4<�5JP^d�<[0+2 A4Q�2aN�0+2?DG>+31A4L�3SK^3S<[2a: FRDMIJIg3��

�10+2aAnN�2a<[56FaD4IJIJK � <�0^563�3�0+AG7+Ig>W0EDaQ�2CDMIJI=A��124>X7E3<�A DGFaFe2?3�3�<�0+2 � AnN�<�N[2adG5g3S<[2aNO3�D4<�DV3 � 2a24>

FHAG: � D4NOD49+IJ2;<[AW<[0+2X:;2a:;AnN�K;Lb2a<OFO0�<�5J:V2 �W��A ��2aQ�2aN � <[0+2 � N[5JP'<�2aN � AGN�< AnP <�0+2X ���- ) �

D4PE>XFeAG: � DM<[5J9+I=243 � <[0+2 FeAn: � 7+<[2aN"7E3�24>@5=P;AG7+N�2 � � 2RN�5J:V2aP <�3 �h> AcP^AG< � 2aNSLbAnN�: DM<�<�0+2�3�D4:;2

Page 87: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�4m

3 � 2a24> DG3&:;2a:VAGN�K � -WA83S<Z3SK^3S<�2R:X3&D � � DMN�2RP <[IJK 5JPE3�2aN�<�3 � DM5=<\3S<OD4<�243&LbAGNZDMIJI^ �G� N[2eLb2aN�2RPEFe243E<�A

FHAG: � I=K���5J<[0c<[0+2� ��'� 9+7E3\3 � 24Fe5 _�FaDM<[5JAnPE3"DMP]>c<�A�2aPE3S7^N�21<[0EDM<Z<�0+2 3S5JdnPEDMI^<�NOD4PE3S5=<�5=AGPE3 �1An7+I6>

P^AG<�AG7+<[N�7+PkD@Fe2RP <[N�AGP^56Fa3�FeAG: � DM<�5=9+IJ2 � N�5=P <[2aN �Z�2 � 2aPE> 5=P+dB7 � AGP.<�0^2�0^A�3S< � N[A'Fe243�3�AGN � <[0+2

��)�% FeI=A'F��.N�DM<�2 ��DMPE>,<�0^2 � N�5=P <[2aN � AnN�< 5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP �&<[0+2;:;5=P+5J: 7+: <[5J:;2 9E2a< �12R2aP

< ��A 3S7]FaFe243[3S5JQ�2 � AGN[<�A � 2aNOD4<�5=AGPE3�FaD4P;QnDMN[K LbN[AG: j � m � 3 ����0^56FO0@<[NODMP]3SI6D4<�243�5JP'<�A � ��� � � ��� <�Aj :;5=IJIJ5=AGP � AGN�<�A � 2aN�DM<[5JAGP]3 � 2aN�3�24FeAGP]> �

�IJ<[0+AG7^dG0X<�0+2C> 2RI6DaK ��5=<�0+5=PX<�0+2 )���)����� � 9ED4N�N�5=2aN�IJAndG5gF�5g3 � � m � � mBPEDMP+A83S24FHAGPE>+3 �Y>'2��

� 2aP]> 5JP+dVAGPW<[0+2 )�$&�/7E3S24> � � m@PED4P+A�3�24FeAnPE>+35=PWAG7^N5=: � IJ2R:@2aP'<OD4<�5=AGP � � I=AGP+dVFaD49+IJ24317]3S24>

<[A 5=P <[2aNSL DnFe2XFeAn: � 7+<[2aNO3 <�A�<�0+2f)���)� ��� �W5=P <[N�A'> 7EFH2WD�> 2aIgDaK A4LCm�����jRm��,PEDMP^A�3S2?FeAGPE>^3���10^2aN�2eLbAnN�2���<[0+2<[AG<�DMI�> 2aIgD?KC5JP'Q�AGI=Q�24>�5=P;3�2aPE> 5=P+dCDc3S5=dGPED4IE<�AC) ��)����� �cD4PE> N[24Fe2a5=Q 5=P+d�<[0+2N[243S7^IJ<�5631N[AG7+dn0+IJK�j � m � � m;PEDMP+A83S24FHAGPE>+3 �

�TD49+IJ2 � �Jj dG5=Q�243�3SAn:;2 9E2aPEFO0+:XD4N �@_Edn7+N�2?3�LbAnN <�0+2 9EDn3S5gF@)���)� ���XA � 2aN�DM<[5JAGP]3�AGP�D @-.� � ���BFeIJ7]3S<�2RN�3S7 � � AnN�<�5=P+dVDMP. �n�/3 � 2a2?> A4L ��� � ������� � AnN�<�A � 2aN�DM<�5=AGPE3 � 2aN�3S24FeAnPE> �

�TD49+IJ2�� �Jj �15=:;5JP+dCAML ��2aKW� � 2aNOD4<�5JAnPE3�AMLi) ��)����� �� � 2aNOD4<�5JAnP )���)� ��� � �15=:;2 �G� � 2R24>

�K'PEDM:V56F���D4N�N�5=2aN�8K PEF � jnj � � � 3��5J<[0fDMN�9^5J<�N�DMN[KX)� 3

-W7+I=<�5 � IJ2��1N�A�Dn>+FaDn3S< � m � ��� 3FeAn:;:@7^P+56FHDM<[5JAGPBA � 2aN�DM<[5JAGP � � ��9'K <[2 �43�����VFeAGP]> 5J<[5JAGP]DMI jnj � � � 3��DMPE> An: ��AG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGP l � � ��� 3�?L �P^2 �1K <[2 �Y)T2aN )� � j � � � � ��9'K <[2 �43

�10+243�2 <�5J:V5JP+d83 ��DMIJ<[0+AG7^dG0,:B7EFO0W3�IJA��12RN�<�0+2RP.<�0+2B<�0+2RAGN�2R<�56FRDMI\IJ5J:V5J<O3 �EDMN[2;3�<�5JI=ITAnNO> 2RNO3

A4L�:XDMdnP+5J<[7E> 2 L DG3�<�2aNC<�0ED4P DMP'K�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP,:;2?F 0ED4P+563�:;3�DaQnDM5JIgDM9+I=2@AnP DWFHIJ7E3�<�2aN AML

FHAG: � 7^<�2aN�3��f P�L DGFe< �"<�0+243�2;I6D4<�2aP]Fe5J243 D4N�2;I=A ��2aN <�0ED4P <�0+A83S2 � N�A4Q'56> 2?> 9'K :VA�3S< � D4NOD4IJIJ2RI

FHAG: � 7^<�2aN�3��

Page 88: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

� � � �' �-.� �4-. �-.� � � $& Y� ��A'>'2 � 24FH7+<�5=AGP!AGP/��IJ7]3S<�2RN A4L ��AGN�+3�<ODM<[5JAnPE3 7E3�5JP+d )����) ����

� N�DG> 5=<�5=AGPED4I :;2a<[0+A'>+3�AMLZ2 � 2?Fe7+<�5=P+d � DMNOD4IJI=2aI � N[AGdnNODM: 3 AGPfD FeI=7E3S<[2aN1A4L�FHAG: � 7^<�2aN�3 D4N�2

N[243S<[N�5gFe<�24>�<[A<[0+2�:;243�3[DMdn2�� � DG3�3�5JP+d�3SA4Lb< ��DMN[2�FeAnPE3S<[N�7EFH<O3 7E3�5JP+d�3S<�DMPE>+D4NO> >+D4<OD�FeAG:V:@7+P^56FaD��

<[5JAnPcP+2a< ��AGN �^3 IJ5���2""<[0+2aN�P^2a<��n�� �)�) �R "���� &D4PE>c����- �a) � - �Y)ZDMNOD4IJI=2aI ��5=N�<[7EDMI'-.DnF 0+5=P+2 �

5g3T<�0^21:;A83S<ZFeAG:;:VAGP IJ5=9+NOD4N�K�LbAGN�3�7EFO0 � D4NODMI=IJ2aI � N[AGdGN�DM:;:V5JP+d�:;A'>'2aI � �� � �"��A ��2aQ�2aN �a<�0+243�2FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGP P^2a< �1AGN�+3�D4N�2C> 243�5JdnP+24> LbAnN�9+IJA'F �X>+D4<OD <�N�DMPE3YLb2aNO3 �+<�0+2aK 3S7 ��2aN1LbN[AG: 0+5=dG0

3�<OD4N�<�7 � I6D4<�2aP]FeK���7E3S7]DMIJI=K@5=P.j�� ���n3 A4L\:;56FeN[A � 3S24FHAGPE>+3 �""Q�2aP �^����- 0EDn3DC3S<OD4N�<[7 � I6DM<[2aPEFeK

A4L :;AnN�2B<�0ED4P j�� ����� 3 � j � � �,�7^2 <[A <[0+2;0+5=dG0 I6DM<[2aPEFeK�AML�>+D4<OD�FeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP �&<�N�DG> 5��

<[5JAnPEDMI�:;2a<�0^A'>+3 A4L � DMN�DMIJI=2aI � N�AndGN�DM: 2 � 24Fe7^<�5JAnP AGPfDcFHIJ7E3�<�2aN�AMLZFHAG: � 7^<�2aN�3 D4N�2�N[243S<[N�5gFe<�24>

<[A;FHA�DMN�3S2��bdGN�DM5=P.-. �-.�/DMPE>.�')�-.� � DMNOD4IJI=2aI\D � � IJ56FRDM<�5=AGPE31AnP+IJK �

$ A�� I6DM<[2aPEFeK�FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPkDMPE> L Dn3S<c9]DMN�N[5J2aN 3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP,5g3�<[0+2���2aK.<[A _EP^2��

dnNOD45JPX-. �-.�!FeA'> 2�2 � 24Fe7+<[5JAnP ��DMP]> LbAnN 2R:@7+IgDM<[5JP+d �' �-.�#D4PE> � $& Y� :;A'> 2RI63TAnP;D -. �-.�

: DGFO0+5JP+2 �.� FeI=7E3S<[2aNcA4L FeAn: � 7+<[2aNO3 FeAnP+P+24FH<�24> <[0+N�An7+dG0 D.) ��)�����.7+P+5=< � N�A4Q'56> 243 IJA��

IgDM<[2aPEFeKVFeAG:V:@7+P^56FHDM<�5=AGP �8DG3 �12RIJI�DG3 L Dn3S<�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP � 3S2a2��TD49+IJ2 � �=j � ���10+2aN�2HLbAGN�2 �+D)���)�������b9EDn3S24>fFeIJ7E3�<�2aN�AML�FHAG: � 7^<�2aN�3i5g3�FaD � DM9+I=2�A4LT_]P+2��bdGNOD45JPf-. �-.�/DMPE>W�')�-.�/FeA'> 2

2 � 24FH7+<�5=AGP �� YP;L DGFe< � D;)���)����� FeIJ7E3�<�2aN �YD4PW5=P+0+2aN[2aP <�-. �-.�/3SK^3S<�2R: ��FaDMPkDMIg3SA;9E2c7]3S24>

LbAnN2 �XFe5=2aP'< 2R:@7+IgDM<[5JAGPBAML �' �-.� D4PE> ��$& � FeA'> 2?3 � j � �

� � ) ��)�����VDn3D ��D4<OD;��2a< �1AGN�

� 9EDMN[N�5J2RNB3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP AGP!D�) ��) ���� ��FeIJ7E3�<�2aN 5g3 DGFaFHAG: � D4P+5J2?> 9 K j 9+5=< � DMd

An7+< � 7+< D4PE> �� 9^5J< ��DMdfQ�24Fe<[AGN�5=P � 7+< �@�10^2@2 � FO0EDMP+dn2 AML ��DMd83�563 DnFaFeAG: � IJ5g3S0+24>X9 Kf7E3S5=P+d

<[0+2 '���!������� ��� � � ���&3�AMLb< ��D4N�2cN[AG7+<[5JP+2 A4L"<[0+2C) ��)�����BI=5J9+N�DMN�K ���10+563 ��D4d@Q�2?Fe<�AnN156317]3S24>

9'K <�0+2f)��3@<�A�> K'PEDM:V56FaD4IJIJK � DMN�<[5J<[5JAGP <�0+2f9EDMN[N�5=2aN dGN[AG7 � 3BAGP <[0+2W9]DG3S5g3 A4L <�0^2WN�2?3S7+I=<

An9+<OD45JP+2?> 9'KX2aQnDMIJ7]DM<�5=P+dXFeAnPE> 5=<�5JAnPEDMIZ3S<�DM<[2a:;2aP'< ���10 7E3 �&>+D4<OD;FaD4P.9E2 2 � FO0ED4P+dG24>.D4:;AGP^d<[0+2C)� 3�9E2aIJAnP+dG5=P+dB<�AV3�DM:V2�9EDMN[N�5=2aN�dGN[AG7 � DM<�24DGFO0X3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP � AG5=P < �

� Lb<�2RN&5J: � I=2a:B2aP�<�5=P+d�)���)� ��� � � �12�N�2?DMIJ5�a24>�<�0]DM<"<[0+243S2���DMd83"FaD4P 5JPE> 2R24>�9 2 ��� � �� � ��� ���� � � ���� � Dn31IJAnP+d Dn3 <�0^2�)��3�DMN[2P+An<�2 � 24Fe7+<[5JP+d D 9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;A � 2aN�DM<[5JAGPBLbAGN

� DMN�<[5J<[5JAGP^5JP+dCAML\<�0^29ED4N�N[5J2aN�dGN�An7 � ����D4<ODc<[NODMP]3 Lb2aN DM<12?DGFO0@9ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP � AG5JP'<

Page 89: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

� N�A4Q 5g> 243;D � � � � � � � � ��� ��� � � � � � � � � � ���� � � � � � � � � � � � ���� �� � <[A ) ��)����� �1�2RPEFe2��

)���)�����fFaD4PW9E2 7E3�24> LbAnN�IJA�� IgDM<�2RPEFeKf>+DM<�D;FeAn:;:@7^P+56FHDM<[5JAGP �1�PkDMN[9+5J<[NODMN[K.D4:;AG7+P'<�AML

>^DM<ODVFaDMP.9E2c2 � FO0EDMP^dG24>X<�0+N[AG7+dn0�) ��)�����V9 KX2 � 24Fe7^<�5JP^dBD@3�2aN�5=243 A4L�9ED4N�N�5=2aNO3 � AnP+2B>+D4<OD9^5J<�3S2RP <�9'K;24DnF 0 � N[A'Fe243�3�AGN �

�10+2V>+DM<�DWFeAn:;:@7^P+56FHDM<[5JAGPf9EDMP]> ��56> <[0 A4L�) ��)�����W5g3�>'2 � 2aPE> 2aP'< 7 � AGP,<[0+2B9EDMN[N�5J2RN

3�K P]F 0+N[AGP+5�4DM<[5JAnP 3 � 2a24> AML ) ��)����� � ��0+5gF 0 5JP <[7+N�P >'2 � 2aPE>+3@7 � AnP#<[0+2.3 � 2a24> AMLC<[0+2

� N�5JP'<�2RN � AnN�< �V�10+2;2 ��24FH<�5JQ�2 FeAG:V:@7+P^56FHDM<�5=AGPf9EDMPE> ��56> <[0,AML ) ��)����� � 563 ��� � ������� �" � � � � � � � � ���� ���� >'7+2 <�AB5J<O3�3�5JP+dnIJ2��b9+5=<1:B7+IJ<[5��b9+N�A8DG>+FaDn3S<�FaD � DM9^5JIJ5=<�K �

�10+2B) ��) ���� �;>+D4<OD;9ED4PE> ��56>'<�0.AML � � ��9'K <[243 �?3:XDaKX3�2a2a: Q�2RN�K;I=A � Dn3�FHAG: � D4N�24>

<[A <�0+2 j �*-W9^5J<O3 �43 ��j � � m*-.�1K'<�2 �43 �C9ED4PE> ��56>'<�0 AMLBD4P "<[0+2aN�P^2a<;P+2a< ��AGN � � �A��12aQ�2aN �

)���)����� � 563 L Dn3S<[2aN"LbAGN�3S:XD4IJI^>+DM<�D�<�NOD4PE3 Lb2RNO3 � 7 � <�ACDLb2�� 0'7+PE> N[24> 9'K'<�243 � �G9E24FaD47E3S2�>+D4<OD

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGP <[0+N�An7+dG0V) ��)����� � > A P+AG<�3�7 ��2aN"LbN�An:(<�0^2 � � ��� � � � � � � � � � � � � ���� � �� � � � � � DMP]> ��� � � � ��� � �� � � N�AG9^IJ2a:X3�AMLiDMPki<[0+2aN[P+2a<�P+2a< ��AGN � �

�124FaD47E3S2���<�0^2W)���)������7+P+5J< � N�A4Q 5g> 243BD >^DM<OD�FeAn:;:@7^P+56FaD4<�5=AGP�FaD � D49+5JI=5J<�K�� � D4NOD4IJIJ2RI

� N�AGdnNOD4:X3cFaD4P 9E2;2 � 24FH7+<�24>WAnP D dnN�An7 � AML FeAG: � 7+<�2RNO3�<�0ED4<C> AWP+An<c0EDaQ�2VDMP+An<�0+2RN >+D4<OD

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPBP+2a< ��AGN �B9+7+<�DMN[2C3S5J: � IJKBFeAnP+P+24FH<�24>;<�0^N�AG7^dG0W<[0+2C) ��)�����@7^P+5J< �

� � � �'F 0^24> 7+I=5JP+d ��DM<�D@�2R< ��AGN�;��FRFe243�3�243 7]3S5JP^d;)���)� ���

�10+2;2 ��24FH<�5JQ�2 9]DMPE> ��5g> <�0�AML�9+7E3 � 9]DG3S2?>*P+2a< ��AGN �^3�IJ5���2Bi<[0+2aN[P+2a<c5g3�dnN�24D4<�IJK.N[24> 7EFH24>

9'K.FHAGIJI=563�5JAGP � �10+563�2 ��24Fe<�563�FeAG: � An7+PE> 24>���0^5JIJ2C2 � 24Fe7+<[5JP+dXD � DMN�DMIJI=2aI�FeA'>'2 AGP�D;FeIJ7]3S<�2RN

FHAGP+P+2?Fe<�24>BQ 5gD�"<[0+2aN�P^2a<19E24FaD47E3S2�:@7+I=<�5 � IJ2�)��31<�2aPE> <�A DGFaFH243�3�<�0+2�P^2a< �1AGN�BDM<�<�0+2�3�D4:;2

<[5J:;2 �

) ��)�����;FRDMPW9E2 7E3�24> <[A@dn2a<�<�0+2 Q�An<�2�LbN�An: DMI=I&<�0+2CFeAn: � 7+<[2aNO31<[0EDM<�� DMP'<<[A;DnFaFe243[3

<[0+2BP+2a< �1AnN �fDMPE>�<�0+2aP�3�<OD4<�56FRDMIJI=Kf3�FO0+24> 7+I=2 <�0+2 P^2a< �1AGN�.DnFaFe243[3S243 � j � � �10+5g32aI=5J:;5=PEDM<[243<[0+2 � A83�3�5J9+5=IJ5J<�K AML >+DM<�DcFeAnIJI=563S5=AGP AnP@<[0+2�P+2a< �1AnN � DG3"AGP+I=K AGP+2�FeAn: � 7+<[2aNT0]DG3�DGFaFH243�3"<�A <[0+2

P^2a< �1AGN��DM<CD;dG5=Q�2aP.<�5=:;2 �C�10+2aN�2HLbAGN�2 �&"<�0+2aN[P+2a< � AnN�LbAGN <�0ED4<c:XD4<�<[2aN�D4P K.P^2a< �1AGN���hFaDMP

9E2 7E3�24>;DM<�5=<O3�:XD � 5J: 7+:/2 � Fe5=2aPEFeKC9 KV3�FO0+24> 7^IJ5JP^d�P^2a< �1AGN�;DnFaFe243[3S243�<�0+N[AG7+dn0f) ��)����� �

Page 90: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

� � m -W5JP+5=:;5�H5JP+dC)TAnN�<�� � 2aNOD4<�5=AGPE3 � 2aN���DMN[N�5J2RN

) ��)����� �;5J: � I=2a:B2eP'<O31<[0+2 9EDMN[N�5=2aNC3S24U�7+2aPEFH2 > 243[FeN�5=9E24>W5JP�3�24Fe<�5=AGP � � � � � ��0+56FO0.N�2��U�7+5=N�243�D�:V5JP+5=:@7+: AMLZm � AnN�<1A � 2aNOD4<�5JAnPE31<�A � 2aNSLbAnN�: AGP+2�9]DMN�N[5J2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPBA � 2aN�D �

<[5JAnP �1��<�2 � � ����DMP]> 3�<�2 ��� � � 5=PX3S2?Fe<�5=AGP � � � ��cFaD4PX9 2�FeAG:B9+5JP^24>c<�AndG2a<[0+2aN�9'K@7E3�5JP+dBDC> 2aIgD?K2RIJ2a:;2RP <�AGPf<�0+2 ����/IJ5=P+2 � <[A@I=2a<�<�0^2c>^DM<ODV3S2a<[<�IJ2 �"<�ABN�2?> 7EFe2 <�0^2cP'7+:@9E2aN�A4L�A � 2aN�DM<�5=AGPE3

� 2aNZ9EDMN[N�5J2RN&<�A � � � �?m � AGN[<"A � 2aN�DM<�5=AGPE3 � 2aN\9EDMN[N�5=2aN\DMN[2�<�0+2�N�2?3S7+I=<TA4LEN�24Dn> 5JP^d�<�0+2�5JP � 7+< � DMd

Q�2?Fe<�AnN ��0^56FO0 563"N�24U�7+5=N�24>c<[A � 2aN�LbAGN[: D � D4N�<�5=<�5=AGPED49+IJ2�9EDMN[N�5=2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP ����5J:V5JI6D4N�I=K

>^DM<ODVFeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGPVDMI63�A N�24U�7+5=N�243 � �4m � AnN�<�A � 2aN�DM<�5=AGPE31LbAGN�AGP^2c>^DM<OD 9+5=<�2 � FO0ED4P+dG2 � L&<�0^2�9EDMN[N�5=2aN1dnN�AG7 � 563"_ � 2?> � P+A � DMN[<�5=<�5JAnP+5JP^d ��D4PE>;<�0+2RN�2�563 P^AB>+DM<�D FeAG:;:B7+P+5=FaD4<�5=AGP

Dn3�3�A'Fe56D4<�24> ��5J<[0W<�0^2 9EDMN[N�5J2RN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGPf<�0+2RP.<�0+2C9EDMN[N�5J2RN�D4PE>.DMP'<�5�� 9ED4N�N[5J2aN FRDMPW9E2

7]3S24> <[A.DnF 0+5=2aQ�2 ��� � 9ED4N�N[5J2aNC3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGPE3 9 K ��2R2 � 5JP^d;<�N�DGF �.AML�<�0^2@IgDG3S<CA � 2aN�DM<�5=AGP

����<�N[AG9E2�9+5=<"QnDMI=7+2 � �Z�2aPEFH2���3S5=: � I=2 9]DMN�N[5J2aNi3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP;FRDMPB9 2 � 2aNSLbAnN�:;2?>���5J<[0@AnP+IJK

� � AGN[<A � 2RNODM<[5JAnPE3 7]3S5JP^d@<[0+2C) ��)����� � 0ED4NO> � DMN[2 ��10+2�N[24U 7^5JN�2R:;2aP'< LbAnN�D FeAG: � IJ2a<[29ED4N�N[5J2aN�4DMP'<�5�� 9]DMN�N[5J2aN 3S24U�7+2aP]Fe2�D4N�5g3S243 LbN[AG: <�0+2�L DGFH<

<[0EDM<�D )� FaDMPfFO0EDMP+dn2�5J<�31>+D4<OD QnDMIJ7^2 D?Lb<[2aN�Dc9ED4N�N[5J2aN DMPE>fDMP+An<�0+2aN�)� FaD4P :V563�3"N[24DG> 5=P+d

<[0+2CFeAGN[N�24FH<�>+D4<OD ���10+5g3 � N�An9+IJ2a: FaDMPX9E2C3SAGI=Q�24>@9'K@IgDM<�F 0+5=P+d <�0^2�5JP � 7+<�>+DM<�D@D4<�<�0+2�FeAG:��

� IJ2a<[5JAGPVAML\24DnF 0B9EDMN[N�5=2aN ���10'7E3 �'5`Lh24DGFO0;IJAndG5gF :;A'>'7+IJ2�I6D4<OFO0+243"<�0+2�>+DM<�DcDM<�<[0+2�FeAG: � IJ2a<[5JAGP

A4L�24DGFO0.9EDMN[N�5=2aN<[0+2aPkD Lb7+IJI=K � DMN[<�5J<[5JAnPEDM9+I=2c9ED4N�N[5J2aN�3SK'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP�DMP]>.DMN�9^5J<�N�DMN[K.>+D4<OD

FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPBFRDMPX9E2c>'AGP+2���5J<[0XAGP+I=K � � AGN�<�A � 2aNOD4<�5JAnPE3����10+5g3 L DGFe<�� DG31N�2?DMIJ5�a24>@AnP+IJK

DaLb<�2aN�5J: � IJ2a:B2aP'<�5 P+d ) ��)����� � ��DMPE>X563�7E3S24>X9 Kf)���)� ���Ej �YD4PW2aP+0]DMPEFe2?> 5J: � IJ2a:B2aP'<OD��

<[5JAnPWAMLi) ��) ������<�ABDGFO0+5=2aQ�20^5JdG0k>+DM<�D 9]DMPE> ��5g> <�0kDMPE>;L DG3�<�2aN�3�K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP �

� � � �2a24> LbAnN���DM<�D;�17 ��2aN�315JPf) ��)�����

�7+N[5JP+dC<�0+2�> 2a9+7^dGdG5=P+d � 0EDn3S2���22RPEFeAG7^P <[2aN�24>BD�I=AG<�AML � N[AG9+I=2a:X3"3�<�2a:;:V5JP+d�LbN�An: <[0+2

� N�5JP'<�2RN � AnN�<�> N�5=Q 5=P+dcI=AGP+dVFaD49+IJ243�D4<0^5JdG0f3 � 2R24>+3�7E3S5=P+dB����$ IJAndG5gF�I=2aQ�2aIg3��

j�� LbA�An< IJAGP^d�3S<OD4PE>+D4NO> � N�5=P <[2aN FRDM9+I=243���2aN�2B7E3S2?> <[A.FeAnP+P+24FH< ) ��) ���� � �� YP+5=<�56D4IJI=K��<[0+2X>+D4<ODW9+5=< � � �CFeAG:V5JP+d;<[A.<�0+2 ) ��)����� ����DG3���7E3S< 0]DMNO> � ��5=N�24> � ��5J<[0+AG7+< 9^7 ��2aN���<�A

<[0+2�5=P � 7+<�IJ5JP^243 �Y � � � � ���10'7E3 � 5JPV2 ��24Fe<��'D 3�5JP+dnIJ2 � AnN�< � 5=P���Dn31> N[5JQ'5JP+d�� ��Lb2a2R< A4LZFaDM9^IJ243 �

Page 91: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�4l

�10^563c3�IJA��12?>,3S5=dGPED4I <[NOD4PE3S5=<�5JAnPE3cAGP�<�0+5g3�IJ5=P+2BDMP]>*D4I63�A.DGFRFeAG7+P'<�2?>kLbAnNc<�0^2@L DGFe<C<�0ED4<c<[0+2

� � 3�5JdGP]DMI\FeAn7+I6>;AG7^<�N�7^PW<�0^2c ���Y � IJ5=P+243 ���10+563�FaD47E3S2?> <[0+2C)� <�A dG2R<�D QnDMI=56>�� �/3�5JdGP]DMI

9E2eLbAnN�2X<�0^2;>+D4<ODWI=5JP+243C3S<�DM9+5=IJ5�R24>��&N�243�7+IJ<[5JP+df5JP ��N�AnP+d,>^DM<ODX5JP � 7+<O3 �.�10+563 � N�An9+IJ2R: � DG3

� DMN�<[56D4IJIJK.N[2a:;24>'5J24>X9 K�Dn>+> 5JP^dW<�0^2 � ��$T�'m �+jf����$ 9+7 ��2aNc<[A.> N[5JQ�2 <[0+2@I=5JP+2?3� � � �X +AGN2RN�N�AnN1LbN�2a2�>+DM<�D 5=P � 7+<�3 �E) ��) ���� � � 2aNSLbAnN�:X3�DMPkDG>+> 5=<�5=AGPED4I��Y3�<�2 ��� � �\3S2?Fe<�5=AGP � � � �� ��N[24DG>DaLb<�2aNCdG2a<[<�5=P+d.DWQnDMI=56> � � 3�5JdnPEDMI��"<�0+2aN[2eLbAGN[2;3�IJA���5JP^d.>+D4<OD.FeAn:;:@7^P+56FHDM<[5JAGPWLbN[AG: �.<[A.m

� AnN�<�A � 2aNOD4<�5=AGPE3 �

��5JP]Fe2<[0EDM<�<[5J:;2 ��DMI=I <�0^2�5J: � IJ2a:;2HP'<ODM<[5JAnPE3TAMLi) ��) ���� 0EDaQ�2�<�D ��2aP;5=P <[A DnFaFeAG7^P <�<[0+2

>'N�5JQ'5JP^dBFaD � D49+5JI=5J<�KBAML�<[0+2 � N�5=P <[2aN � AGN[<��ED4PE> � N[A4Q 5g> 2C>+DM<�D 9+7�� 2RNO3�<�AB> N[5JQ�2�<[0+2CFaDM9+I=243��

� � � D49+N�5gFaDM<[5JAnPW�1I=7+243

�#P'7+:@9E2aN�AMLZIJ243[3SAnPE3 ��2aN�2 I=24DMN[P+24>;D49 An7+<L D49+N�5gFaDM<[5JAGPfDaLb<�2aN�9+7^5JI6>'5JP+dB)���)� ��� � �

�j��cLbA�AG<�IJAGP^dBFaDM9+I=243 �12RN�2 D FaD47E3S2 A4L"dnN�24D4<�<�N�An7+9+I=2�5=PX) ��) ���� � �+<[0+2aN[2eLbAGN[2�5=< � DG3> 24Fe5g> 24>@<[A 7E3S2 3�0+AGN[<�2aN�FRDM9+I=243 ��0+2RP+2aQ�2aN � A�3[3S5J9^IJ2 5JPX3�7+9E3�24U 7^2aP <�5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnPE3

AML�)���)� ��� �

��P+AG<[0+2aNVFaDM9^IJ2��bN�2aIgDM<[24> � N�An9+IJ2a: ��DG3B> 7+2f<�A�<�0+2X7E3�2WA4LCFeAGP^P+24Fe<[AGNO3 AGP <�0+2f)����

) ���� �@9EA � �hDG>+> 5=P+d;< �1AB:;AnN�2CFeAGP'<ODnFe<O3�9E2a< �12a2RPW<�0^2 Fe5=NOFe7+5=<�9EA�DMN�>.DMPE>W<[0+2B)���DG3���2aIJIhDG35=PEFeN�2?DG3S5=P+d <�0^2 FeA83S<�AML�<[0+2 3�K+3�<�2a: ����2aIJ5gDM9+5=IJ5J<�K 9E24FaD4:;2 D � N�An9+IJ2R: >'7+2

<�AB9+N�A ��2aPf3SAGIg> 2aN�FeAGP^P+24Fe<[5JAGP]319 2R< ��2a2aPXN�5=9+9EAGPkFaDM9+I=243�DMP]> <�0^2@�' �$�FeAGP+P^24Fe<�AnNO3�AGP

<�0+2CFe5=NOFe7+5=<19EA�D4NO>W5=PE3S5g> 2�<�0^2c)���)����� � �

< ��DG3�> 24Fe5g> 24>;<�AX>'AXD���DaK���5=<�0W<[0+2 FHAGP+P+2?Fe<�AnNO3 ��<�0+2aN[2eLbAGN[2��E5JP.D4IJI\<�0+2 An<�0+2RN�)����

) ����X5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnPE3 <[0+2 FaD49+IJ2C563�> 5JN[24Fe<[IJKV3SAGIg> 2aN[24>W<�AB<�0+2 Fe5JN�Fe7+5=<�9 A8DMN�> � +AGN

I6DMN[dG2aN�) ��) ����VFeAGP _]dG7+N�DM<�5=AGPE3 � )1���b9EA�DMN�>W:;AG7^P <[24>;FeAnP+P+24Fe<[AGN�3 :XDaK 9E2c7]3S24> �

��10+2IgDMN[dG2�P'7+:@9E2aN\AML $&���3 � � � �Z> 56> 0+2aI � 5JP <�0^2�> 2a9+7+dndG5=P+d � 0EDG3�2��'DMPE> � N[AMQ'56>'243"D

dGA�A'>�> 563 � I6DaK��+9+7^<5=PEFeN�2?DG3S2?31<�0+2CP 7+:B9E2aN1A4L�FeAn: � AGP+2aP'<O3 ����5JN[5JP+dVFeAG: � IJ2 � 5J<�K �'DMPE><�0+2�FeA83S<�AMLh)���)� ��� � �"� 2a5=dG0+5=P+d�<[0+2 � N�A83�DMPE> FeAnPE3 �'D4IJI+<[0+2�3S7+9]3S24U�7+2aP'<")���)�����

Q�2aNO3�5JAGP]317E3S2CDB3S5JP^dGIJ2C$&���LbAnN2?DGFO0X)� �

Page 92: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

�) ��)����� �@7E3S2?3�D���� �;IJ5JP^24DMN � A ��2aN�3S7 � � IJK �� <�563�D � DG3S<[2 AML�:;AnP+2aK;5=PW<�0^2B3S2aPE3�2

<�0ED4<��12 FaD4P;dG2R<�24U 7]DMI AnN12aQ�2RP@9E2a<[<�2aN � 2aN�LbAGN�: DMPEFe2�9'K 7E3S5=P+dBD � � �GmBm � N[2adG7+IgDM<[AGN

��5J<�0�DXF 0^24D � l���j � � ��� DG>+D � <�AnNO3��B�&AG<�DMI�FeA�3�<�LbAGN � � �GmWD4PE>���� DG>^D � <[AGNc5g3�IJ243[3

<�0ED4P��8j��W�12?3S56>'243�) ��) ���� �XDMPE>�) ��) ����Ej �YD4P+AG<[0+2aN 5J: � IJ2a:B2aP'<ODM<[5JAnP � �ED4IJI"<[0+2

AG<�0^2aN�)���)�����V3SK^3S<[2a:X3�7E3S2 � � �Gm@N[2adG7^I6DM<[AGN�3 ��5=<�0f��� DG>^D � <[AGNO3 �

Page 93: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� j

� � ��������$&% �' ����

YPW<�0^563<[0+243S5g3 ����2 0EDaQ�2 > 5g3�Fe7]3�3S2?>W<�0+2 2aQ�AnIJ7+<[5JAnP � >'243S5=dGP �&FHAGPE3�<�N�7]Fe<�5=AGP �&D4PE> � 2RNSLbAGN�

: DMPEFe2 A4L�)���)� ��� ���V<�0^2�_]NO3S<�) ��) ���� � N�An<�AG<�K � 2 ���I=<�0+An7+dG0fAGN�5=dG5=PEDMI=IJK;5=P <[2aPE> 24>B<�A

9E2���7E3�<�Dc<�2?3S<�9E24> LbAGN1<[0+2�P+2 � > K'PED4:;56F19ED4N�N[5J2aN DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2 ��) ��)����� �c0EDG3 � N�A4Q�24>cL DMN:VAGN�2�7E3S2eLb7^I �

�) ��)����� �W> 2a:VAGPE3�<�NOD4<�243�<�0ED4<c<�0^2@P+2 � > K'PEDM:V56F�9]DMN�N[5J2aN :;2?F 0ED4P+563�: �1AnN �^3���2aIJI

DMPE> � N�A4Q'56> 2431Q�2RN�KBIJA��#IgDM<[2aPEFeK��;2RQ�2aPXDGFHN�A�3[3DBFeI=7E3S<[2aN1A4L � 2aNO3�AGPED4I"FeAn: � 7+<[2aNO3

�) ��)����� � 3�0+A��124> <�0ED4<@I=A ���bI6D4<�2aP]FeK >+D4<OD�FeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGP�DG3BD 3�56> 2��b2 ��24Fe< A4LCD

9EDMN[N�5J2RN�3SK'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnPX56319EAG<[0W2 � Fe5J2RP <�DMP]> 7E3�2eLb7+I

�) ��)����� ��2 � � A�3�24> D�QnDMN�5=2a<�K AML�5J: � IJ2a:B2aP�<OD4<�5=AGP 563[3S7+243\<�0ED4<"<�0+2�<[0+2aAnN�Kc0]DG> P+2aQ�2aN

P+AG<[56Fe24>(� LbAGN�2 � DM: � IJ2���<�0^2�P^2a24>@LbAGN � D4NOD4IJIJ2RI 5JP'<�2RN�N�7 � <�0EDMP]> IJ5=P+d

YPW3�7+:;:XD4N�K��')���)� ��� �B3S0+A���24>;<�0ED4< _EP^2�� dnNOD45JP � D4NODMI=IJ2aIhFeAG: � 7+<�5=P+d AGPkD@FHIJ7E3�<�2aN�5g3

� NODGFH<�56FRDMI ��DMP]> d�DaQ�2C7E3 dnA�A'> >'5JN�2?Fe<�5=AGPE31<[A � 7+N�3S7+2 LbAGN�:XD�� 5=P+d�_]P+2��bdGNOD45JP ��:;5 � 24> �b:@A'>'2��FHIJ7E3�<�2aN�FeAG: � 7+<�5=P+dBD Q 5gDM9+I=2 DMI=<�2aN[PEDM<[5JQ�2�<[A;9+7+5=I6> 5=P+dBFe7E3�<�An:;5�a2?> � DMNOD4IJI=2aI\3S7 � 2aN�FeAG: � 7+< �

2RNO3��

��7+N�N[2aP'< �1AnN �.LbA'Fe7E3�243cAGP <�0^243S2;P^2�� > 5JN[24Fe<[5JAGP]3��. +AGNC2 � DM: � I=2��&<�0+2VAGP+2��b9+5=< :@7+I=<�5��

9^N�A�Dn>+FaDn3S<VFeAG:;:B7+P+5gFeD4<�5=AGP.AML�)���)����� �W0]DG3cIJ2?> <�AkD���56> 2;N�DMP+dn2;AML�AG<[0+2aN DMdGdnN�2ad8DM<[2FHAG:;:B7+P+5gFaDM<[5JAGPC:;24FO0EDMP^563S: 3 9E2a5=P+d > 2RQ�2aIJA � 2?> 5=P@<[0+2�I6D4<�2aN � N�An<�An<SK � 243�� DMI=AGP+d ��5=<�0;<[0+2

3�AMLb< ��D4N�2CIJ5J9^NODMN[5J243�DMPE>fFeAG: � 5JI=2aNO3"<�AB7E3�2�<[0+2a: �Z-W2a<�0^A'>+31<�AB2 ��24Fe<[5JQ�2aI=KB3�FaD4IJ2�<[0+2C> 243S5=dGP

<[A I6D4N�dG2�P 7+:B9E2aNO3"A4L � N�A'Fe2?3�3SAnNO3 �b2 � d ���Ej � � AnN1:;AnN�2 �\0EDaQ�2�DMI63�A 9E24FeAG:V2�Dc:XD���AGN�N[243S24D4NOFO0LbA'FH7E3��

T5JP]DMIJI=K����12 0]D?Q�2C<OD���2aP.Dn> QnDMP'<ODMdn2@A4L�<�0+2B3�7+N � N[563�5JP+dnIJKWdnA�A'> � 2aN�LbAGN[:XDMPEFH2cAG9^<ODM5=P+24>

9'KVFeN�24D4<�5=P+dBD 3S<[5JIJI�3�5J: � I=2aN�)���)� ���V> 243�5JdGP �Y����$ )���)����� � � l�� � ����0+56FO0XFaD4PX9 2�24DG3�5JIJK

Page 94: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

� �

D4PE>.FO0+24D � IJKXN�2 � IJ56FRDM<�2?> 9'KXAG<[0+2aN�N�243�24DMN�F 0+2RNO3����1An<�0.<�0^2c0ED4NO> � DMN�2B>'243S5=dGP.D4PE>.3S7 � � AGN�<

3�AMLb< ��D4N�2B0EDaQ�2c9E2a2aP.: DG> 2 D?QnD45JI6D49+IJ2 DG3 D Lb7+I=I � 7+9^IJ56FC> AG: DM5JPfN�2aI=24DG3�2cAnP <[0+2 �!�!� DM<

%��$ ����� ��� � � ��� ������� � ����� � � � ��# ��� � � #�� ��� � � � � �����

Page 95: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

$& ��'� �� �� "��������1�

Page 96: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

��

$& ��'� �� �� "��������1�

� j �C- ��� ����! ��2a2eLb2kDMPE> � ��� ���5J2a<����O��D4NO> � DMN[2 ��DMN[N�5J2RNW��K'PEF 0^N�AGP^5�4D4<�5JAnP � ��<�DM<�5gF��DMN[N�5=2aN�-. �-.� �S�'��- � � � 5JP � � � � � ��� � ��� � � ������ � � � � ��� � ���� � � � ��� � � � � � �� ��� � � �� �� � � � ��� ��� �+Q�AGI �^ � �S�8< � ��0ED4N�IJ2?3 �E YIJI=5JP+An563 � � � � � Gm � � � �&�7^dG7E3�<cjRlGl�� �

� � �C- ��� �T��! ��2a2eLb2 DMPE>.� ��� �h�5J2a<����O��D4NO> � DMN�2B��D4N�N[5J2aNc�8K PEFO0+N[AGP+5�4DM<[5JAGP ���K PED4:;56F��DMN[N�5=2aN�-. S-.� �Y����- � � � 5JP � � � � � � � � ��� � � ������ � � � � � � � ���� � � ����� � � � � � �� ��� � � �� �� � � � ��� ��� �+Q�AGI �^ � �S�8< � ��0ED4N�IJ2?3 �E YIJI=5JP+An563 � � � � � � � � � �&�7^dG7E3�<cjRlGl�� �

� �� � �E � ��An0+2aP ��� ��� ���5J2a<��+D4PE> � �E� � � � AGP]DM7+dnIJ2������K'PEDM:;5gF�9EDMN[N�5J2RN�DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2LbAGN&:B7+I=<�5��b:;A'> 2&_EP+2 � dnNODM5=P � D4NOD4IJIJ2RIJ563�:!7E3S5=P+d�FeAGP'Q�2aP'<�5JAnPEDMI � N�A'FH243�3�AGNO3 � � DMN[<T5�� ��� 24FO0 ���2 � �+����� !l'j � l ��)"7+NO> 7^2 %P+5=Q�2aNO3�5J<�K���-.D4N �&jRlGl�� �

� ���C� �� ���GAnNO>+D4P ���O� 3 � 24Fe5gDMI � 7+N � A�3S2�D4NOFO0+5J<[24Fe<[7+N�2@LbAnN _]P+5J<[2W2aI=2a:;2aP'< DMP]DMIJK^3S5g3 � � 5=P� � � � � ��� � ��� � � � � � � � � ���� � � � ��� � � � � � � � ��� � � �� �� � � � ��� ��� � � � � � � � � ��� �jal � � �

� m�� � �^ �'$ 7+PE>+3�<�AGN[: DMP]>�� �^� �+��D4N�P+243 ���� FeAGP'<�N[AGI=I6DM9^IJ2�:;5J:X>CDMN�F 0+5=<�24FH<�7+N[2�� ��5JP � � � � � � ��� � ����� � � � � � � � ���� � � � ��� � � � � �� � � ��� � � �� �� � � � ��� ��� � � � �+jal � � � �&jal ��� �

� ���C� � ��7 � <�D ����10+2 Lb7� aK9]DMN�N[5J2aN �&�,:;24FO0EDMP^563S: LbAnNT<[0+2�0+5Jdn0C3 � 2a24> 3SK'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP AML� N[A'Fe243�3�AGN�3 � �c5=P�� � � � � � � � ��� � � � � � � � ���� �� � � � � � " � ��� � � � � � � � � � ��� � � � ���$ ��� ��� � � � ���� � � � � �� ��� " � � � � � � �Y�1A83S<OD4P �E-.� � � � � �Em�� � � ��� � N�5=I"jRl��Gl �

� � �C� �\- �T��AGN � AGNOD4<�5=AGP � ��� � � ���� � � � �� � � � �� � �� � � � " � � � ��� � �V�10+5JP��'5JP^d-.DGFO0+5=P+243 ��AnN � AGN�DM<[5JAGP �T��DM:B9+N�5g> dG2 � -.Dn3�3[DGFO0 7E3�2a<�<�3 �E�A4Q�2a:B9E2aN�jRlGl � �

� ���C- �a)"0+5=IJ5 � � 3S2RP �4� �a�,D4NO3[F 0���A �a� �4 �4�156FO0'K��aD4PE> � �4�2RN�<�2RN�����)"N�A���24FH<&<�N�5=<�AnP �\� A���D4NO>5J: � N�A4Q�24> � N�AndGN�DM:;:XD49+IJ5=<�K.AML � D4NOD4IJIJ2RI1:XDnF 0+5=P+243 � �W5JP���� � ��� � � � � � � � � � � ���� � � ���� � � � � � � " � � � � " � � � Q�AGI �+ � � � �&jRl � � � �'j � ��D4P 7]DMN�K�jRlGl� �

� l��C- ���7+dG7^5JP!D4PE>! ���1A�2aN�5����O�10+2,��)1�' �$&� ��An: � 7+<[2aN�� � � ��� � ���� �� $ ��� ��� � � � ����� � �� �� � � � � � � � �&j�� �]jam� ��jal�� � �

� j�� � � � � DG3�0EDMN[: �E� �E�AnPE>+D � � �E-WAndG5��EDMPE>W2a<�D4I �����O�(-W7^IJ< � ��NOD45JP.)ZDMNOD4IJI=2aIJ5�a5JP+dB��AG:��� 5=I6DM<[5JAnP � F 0+2R:;2LbAGNC���^����� �S� � <[5J:XD4IJI=K �'FO0+24>'7+IJ24>X��>'QGD4PEFe24>f-W7+IJ<[5 � N[A'Fe243[3SAGN� � �$ ��� ��� � � � ���� ���������� � � � � � � ��� � � �� �� ������� � �� ��� � � � � � �� � � l ���"jRlGl j �

Page 97: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

���

� jGj �@� ��� �E YPEF ��� � � � � ��� ! " � � � � � � �� �� � � � � � � �� �� �c��NODaKf� 2?3S24D4NOFO0W YPEF � � -W2aP��> An<ODB�2a5Jdn0 <�3 �^-W5JP+P+2?3SAG<�D � ��2 � <�2a:B9E2aN�jalnl� �

� j � � - ��$ 5JP ��� �&��3�5J2a0 � � �h�7 ��� �&�10+An:XDG3 �&DMPE> � �&-.DnFa�AGP]DMI6> � ���563�<�N[5J9+7+<[24>WP+2a< ��AGN �FeAn: � 7+<[5JP+dXA4Q�2aN IJA'FaD4I�DM<�: P+2a< ��AGN �^3 � �W5JP " � � � ����� � �� ��� ��� � � � �1jRm�� �Ej�� ����AMQjalnl�� �

� j� �@� �\�7ED4P+d��� �") ����Dn3S<[2aP ��DMP]>,) ��� �"-.F���5=P+IJ2aK ���O�2?3S5JdnP DMP]> 5J: � IJ2a:;2HP'<ODM<[5JAnPWAML:B7+IJ<[56FaDn3S<�A � 2aN�DM<[5JAGP.LbAGN�DM<�: � 9EDn3S24>W0^5JdG0 � 2aN�LbAGN[:XDMPEFH2BFeAG: � 7+<�5=P+d�� � 5=P " � � �� ��� �� � �� ��� ��� � � � �&j�� � �Ej � �&�A4Q.jalnl�� �

� j�� �@� �E� �E�10+2 � �nDM<[0 ��� �+- �E$ 2aQ'K��ED4PE>. �E� � $&D�aA���3 �nD � �O �XFH56DMP'<�3S7 � � AGN�<�LbAGN�:@7+I=<�5��FeAn: � 7+<[5JP+d�AGPCDM<[: P^2a< �1AGN�+3 � ���&24FO0 �a��2 � �4���,l � ��� � � �+%�P+5JQ�2aN�3S5=<SK�AMLE��DG3�0+5JP^dG<�AnP ���24D4<�<[IJ2��'�,Dn3S0+5=P+dG<[AGP ��� � N[5JI"jRlGl �

� jam � � �1 EDM<[A�AG0+5 DMPE>#� �1� 2R2aNOD4<�7+P+d8D � ��)T2aNSLbAnN�:XD4PEFe2f2aQnDMIJ7]DM<�5=AGP!A4Lc<[0+N�2R2�> 563�<�N�5=9+7+<[24>FeAn: � 7+<[5JP+d 2aP'Q'5JN�An:;2aP'< LbAGN 3[Fe5J2aP'<�5 _�F D � � IJ56FRDM<�5=AGPE3 � � 5JP " � � �� ����� � �� ��� ��� �� � � � ��� � � �nl �&��AMQkjalGl � �

� j�� � � ���0ED4<�2aP+dn:;2aN�D ��� ����0^2aP+d�� � �� EDM<[A�AG0+5�� DMPE> 2a<fDMI ��� ����DG3;2 � � 2aN�5=2aPEFe2 ��5J<�0 D

� N[AG<�An<�K � 2�FeIJ7E3�<�2aN\AML �1AnN �^3S<OD4<�5=AGP � ��5JP " � � �� ����� � �� ��� ��� � � � � �+j�� � �^jal �E��AMQVjalnl�� �

� j���� - �+� �&��! ��2a2eLb2 � � ��� � ����� ��! � � �� �� � � � ! � ��� ���� ��������� � ���� � ��)i0]� <�0^2��3S5g3 �E)"7+N�> 7+2C%P+5=Q�2aNO3�5J<�K��G� �E$&DaL D?K�2R<�<�2 �+ YPE> 5gDMPED �E�7+dfjalGl � �

� j�� � � �T�'FO0 �124> 2RNO3 �'5 �+� ��� �h��DM<[5JAGP �T� ��� �T�85J2adn2aI �&D4PE>�� � � �&-W2aK�2RN����O�10^2@5=: � IJ2R:@2aP �<OD4<�5=AGP A4L <�0^2 � DG3S: FeAnP <[N�AnI0+5=2aNOD4NOFO0 K � �W5JP � � � � ��� " � ��� � � � � � ��� � � � � � �" � � � ����� � �� � � �+Q�AGI �+ � � � � �+j�� � � � ����jRl�� � �

� jal � � ��� ���5=2a< �DMPE> � ���'FO0 ��24> 2aN�3 �'5 ���O � <�2aPE>'5JP+d ��<OD4<�56F,��K'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP �12aK�AnPE>�' �-.�/DMPE> � $& Y� � � � 24FO0 �^� 2 � �E��� � ����� � � m �&)"7+NO>'7+2C%P+5JQ�2RNO3S5=<�K����G7+P+2BjRl���� �

� � � � � � � �^�5J2a<���� �E�'F 0 �12?> 2aNO3 � 5��G- �'� �+��! ��2a2eLb2 ��DMPE>V� �+��DGD?LbN�DMP+5���� � <�2RPE> 5JP^d@��<�DM<�5gF��K'PEFO0+N�AnP+5�4D4<�5=AGP �12aK�AGP]> ��$& � � �W5JP " � � � ����� � �� � ��� � � � � 2aP^A � � � � � �+j � � � � m ��A4Qfjal��nl �

� � j � $ � � �E"dGdn2a9+N�2?F 0'<�� � � � � � � ��� ��� � � � � � � � � � � � ��������� � � � �1�'��- � ��jalnl�� �

� ��� � � �� �� YPEF ��� � � ����� � � � ���� � �%� " � � �� � � � � � � � � � 2 � Dn3; YPE3S<[N�7+:;2RP <�3 P]F ���jal ��� �

� � � � �^- �E�2aQ'56Fe243 � � � � � �� � � � ��� � � ��� � � �&��> QnD4PEFe24>X-W56FHN�AB�2aQ'56FH243 �Ejalnl j �

� � � �c� �E � ��An0+2aP ��� ��� ���5J2a<��+D4PE> � �E� � � � AGP]DM7+dnIJ2������K'PEDM:;5gF�9EDMN[N�5J2RN�DMNOFO0+5=<�24Fe<[7+N�2LbAGN�:B7+I=<�5��b:BA'> 2 _]P+2��bdGNOD45JP � D4NODMI=IJ2aI=563�: 7E3S5=P+d;FHAGP'Q�2aP <[5JAnPEDMI � N[A'Fe243�3�AGN�3 � � 5JP � � � � ���� � � � � � ���� � � � ��� � � � � ���� � ��� � ���� � � � � ��� ��� �EQ�AGI �h � � ����< �\��0EDMN[IJ243 �T �$ � �&�7+d �jalnl�� �

Page 98: HARDWARE BARRIER sYNCHRONIZATION FOR A CLUsTER OF PERsONAL COMPUTERs A

�Gm

� � m �c� �a �G��An0+2aP �n� � � �4�5=2a< �aDMP]> � �a� �4� � AGPED47+dGI=2�����K P]DM:;5gF 9ED4N�N[5J2aN\D4NOFO0+5J<[24Fe<�7^N�2&LbAGN:B7+IJ<[5��b:@A'> 2�_EP^2�� dnNOD45JP � DMN�DMIJI=2aIJ5g3S: 7E3�5JP+dfFeAnP Q�2aP'<�5=AGPED4I � N�A'Fe243[3SAnNO3 � � DMN�< 5=5 � �V� 24FO0 ���2 � �+����� !l'j �[j�� �&)"7+NO> 7^2c%�P+5JQ�2aN�3S5=<SK ��-.DMN �&jalGl � �

� � � � - �&� �h�56FO0+AGIg3 �&� � � �"��5J2adn2aI �hDMPE>,� � � �T��5J2a<�� �O��D4<OD : DMPED4dG2a:;2RP <�DMPE>�FeAGP'<�N[AGI���EA�� DG3 � 24Fe<O3�AMLiDMPX3�5J:X> �43 � :X> � DMN�DMI=IJ2aIEI6D4P+dG7]DMdG2CFeAn: � 5=IJ2aN � �5=P�� � � � �� � � � � ��� � � � � � � " � ��� � � � � � � � � � � � � �� � � ��� � � ��� �� �� � � ��� � � �� �� ������� � � � ���� � � � � � nl � �� � � �&��Fe<�An9 2RN jalGl � �

� � ��� - �+�'DMN[dG2aP'<�D4PE>X� �^$ � ��0^A�2a:XD ��2RN���� � � � � � � � � ��� � � � � � � � � � ����>+> 5g3SAnP����243SI=2aK;)"7+9^IJ563�0+5JP^d;��AG: � D4P K � jal ��� �

� � � � � ��� ���5J2a<���� � -W7+0]DM:;:XDn>���� ��� � � � AGP]DM7+dnIJ2��\DMP]>.� � -.D4<�<�A � � ��) ��)����� � )"7+N�> 7+2 ! 3 ��>+D � <�AnNcLbAGN )ZDMNOD4IJI=2aI� � 24Fe7^<�5JAnP DMP]>*��D � 56>*��K'PEFO0+N�AnP+5�?DM<�5=AGP � �W�&24FO0 �\� 2 � ������Y�!l j ��jnj ��)"7+NO> 7^2 %P+5=Q�2aNO3�5J<�K���-.D4N �&jRlGl�� �

� � l � � ��� �&�5=2a< � � ��- � ��0'7+P+d �&� �& �E-.DM<[<�A � �&DMPE>.� �h-W7+0EDM:V:XDG>�� �O�1<[I � D � 2aN�3 ���P5J: � IJ2a:B2aP�<�DM<�5=AGP�A4L � 7+NO>'7+2 ! 3\DG>^D � <[2aNTLbAGN � D4NODMI=IJ2aI'2 � 24Fe7+<[5JAnPcD4PE>cNOD � 56> 3�K P]F 0+N[AGP+5�4D �<�5=AGP � � � � ��� �� � � ��� � � � � � ��� � � � � � � � ���� � � � ��� � � � � � � � ��� � ���� �� � � � ��� ��� ��7+d �&jalnlGm �

� �� � � �1� �1�87+PE> 2aN�DM: � �O)"Q': �X� LbNOD4:;2��1AnN � LbAnN � DMNOD4IJI=2aI�> 563�<�N[5J9+7+<[24> FeAG: � 7+<�5=P+d�� � 5=P��� ��� ��� ��� � � � ��� �� ��� � � � � � � � Q�AnI � � � � � � 'jam � �nl �&�2?F jRlGl � �

� j � � � � �\�5=2a< � � �\ �"��AG0+2RP �"� �\-W7+0ED4:;:XDn>��&DMP]>,� �\ �\-.D4<�<�A � � �e��AG: � 5JI=2aN�<�2?F 0��P+5gU 7+2?3 LbAGN�_EP+2��bdGN�DM5JP.2 � 24FH7+<�5=AGP;AnP �1AGN�+3�<OD4<�5JAnP.FeI=7E3S<[2aN�7E3�5JP+d � D � 2aN�3 � �@5JP�� � ����� �� � � � ' � � � � � ��� � � $ ��� ��� � � � ���� ���������� � � � � ��� ��� � ���� � ������� � �� � � � � � � � ���� ��� ��� � � � ��� � � �� � � � � � � ��� "�� � ��� � # � � � � � ���S��AGN[P+2aI=IE%P+5=Q�2aNO3�5J<�K � �4�7+d �+jalnl�� �