[計算機硬件及網(wǎng)絡]第1章并行計算機系統(tǒng)及其結構模型下(已修改)
2025-10-26 03:58 本頁面
【正文】 1 分布式系統(tǒng)開發(fā) 計算機學院計算機科學與技術系 主講：陳 蕾 Email: 2 第一章 并行計算機系統(tǒng)及結構模型 并行計算導論 并行計算機系統(tǒng)互連及其結構模型 系統(tǒng)互連 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡 標準互聯(lián)網(wǎng)絡 并行計算機系統(tǒng)模型 3 并行計算機系統(tǒng)互連 不同帶寬與距離的互連技術 : 總線、 SAN、 LAN、 MAN、 WAN 局部總線I/O總線SCIHiPPIMyri千兆位 以太網(wǎng)光纖通道快速以太網(wǎng)以太網(wǎng)10 Base TFDDIATM總線或開關 SAN LAN MAN WAN100Gb/s10Gb/s1Gb/s100Mb/s10Mb/s IsoE網(wǎng)絡帶寬交叉開關MIN 或100 Base T4 網(wǎng)絡性能指標 并行機規(guī)模： 并行機包含的結點總數(shù)，或者包含的 CPU總數(shù)； 結點度： 互聯(lián)網(wǎng)絡拓撲結構中聯(lián)入或聯(lián)出的一個結點的邊的條數(shù)，稱為該結點的度； 結點距離： 兩個結點之間跨越的圖的邊的條數(shù)； 網(wǎng)絡直徑： 網(wǎng)絡中任意兩個結點之間的最長距離； 點對點帶寬： 圖中邊對應的物理聯(lián)接的物理帶寬； 點對點延遲： 圖中任意兩個結點之間的一次零長度消息傳遞必須花費的時間。延遲與結點間距離相關，其中所有結點之間的最小延遲稱為網(wǎng)絡的最小延遲，所有結點之間的最大延遲稱為網(wǎng)絡的最大延遲； 折半寬度： 對分網(wǎng)絡成兩個部分（它們的結點個數(shù)至多相差 1）所必須去掉的邊的網(wǎng)絡帶寬的總和； 總通信帶寬： 所有邊的帶寬之和； 5 網(wǎng)絡性能評價： ?? 大：結點度、點對點帶寬、折半寬度、總通信帶寬； ?? ?。壕W(wǎng)絡直徑、點對點延遲； 6 靜態(tài)互連網(wǎng)絡 靜態(tài)互連網(wǎng)絡：處理單元間有著固定連接的一類網(wǎng)絡，在程序執(zhí)行期間，這種點到點的鏈接保持不變；典型的靜態(tài)網(wǎng)絡有一維線性陣列、二維網(wǎng)孔、樹連接、超立方網(wǎng)絡、立方環(huán)、洗牌交換網(wǎng)、蝶形網(wǎng)絡等 7 靜態(tài)互連網(wǎng)絡（ 1） 一維線性陣列（ 1D Linear Array）： 并行機中最簡單、最基本的互連方式， 每個節(jié)點只與其左、右近鄰相連，也叫二近鄰連接， N個節(jié)點用 N1條邊串接之，內(nèi)節(jié)點度為 2，直徑為 N1，對剖寬度為 1 當首、尾節(jié)點相連時可構成循環(huán)移位器，在拓撲結構上等同于環(huán)，環(huán)可以是單向的或雙向的，其節(jié)點度恒為 2，直徑或為 n/2 （雙向環(huán)）或為 N1（單向環(huán)），對剖寬度為 2 8 靜態(tài)互連網(wǎng)絡（ 2） 二維網(wǎng)孔（ 2D Mesh）： 每個節(jié)點只與其上、下、左、右的近鄰相連（邊界節(jié)點除外），節(jié)點度為 4，網(wǎng)絡直徑為 ，對剖寬度為 在垂直方向上帶環(huán)繞，水平方向呈蛇狀，就變成 Illiac網(wǎng)孔了，節(jié)點度恒為 4，網(wǎng)絡直徑為 ，而對剖寬度為 垂直和水平方向均帶環(huán)繞，則變成了 2D環(huán)繞（ 2D Torus），節(jié)點度恒為 4，網(wǎng)絡直徑為 ，對剖寬度為 )1(2 ?N N1?N N2? ?2/2 N N2NN ?(a )2 D 網(wǎng)孔 (b)Illiac網(wǎng)孔 (c )2 D 環(huán)繞9 靜態(tài)互連網(wǎng)絡（ 3） 二叉樹： 除了根、葉節(jié)點，每個內(nèi)節(jié)點只與其父節(jié)點和兩個子節(jié)點相連。 節(jié)點度為 3，對剖寬度為 1，而樹的直徑為 如果盡量增大節(jié)點度為 ，則直徑縮小為 2，此時就變成了星形網(wǎng)絡，其對剖寬度為 傳統(tǒng)二叉樹的主要問題是根易成為通信瓶頸。胖樹節(jié)點間的通路自葉向根逐漸變寬。 ? ?? ?1log2 ?N? ?2/N(a) 二叉樹 (b) 星形連接(c) 二叉胖樹10 靜態(tài)互連網(wǎng)絡（ 4） 超立方 ： 一個 n立方由
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