計算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)ppt課件-wenkub
2023-05-18 07:08:37 本頁面
【正文】 型系統(tǒng)來說性能價格比較高。 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 13 交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是單級網(wǎng)絡(luò)，它由交叉點上的一元開關(guān)構(gòu)成。 雙向環(huán)的直徑為 N/2，單向環(huán)的直徑是 N。由于直徑隨 N線性增大，因此當(dāng) N比較大時，就不應(yīng)使用了。 基本概念 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 (1)通用網(wǎng) /專用網(wǎng) 通用網(wǎng) （原用于計算機(jī)之間交換信息的普通網(wǎng)絡(luò)） ， 專用網(wǎng) （專用于并行計算系統(tǒng)各處理單元之間并行交換數(shù)據(jù)的特殊網(wǎng)絡(luò)） ； 通用網(wǎng)包括以太網(wǎng)、電話撥號網(wǎng)等，專用網(wǎng)在后面介紹。網(wǎng)絡(luò)直徑應(yīng)當(dāng)盡可能地小。在單向通道的情況下，進(jìn)入結(jié)點的通道數(shù)叫做 入度 ，而從結(jié)點出來的通道數(shù)則稱為 出度 。 (2) ICN與處理單元的連接模型 (3) ICN的主要操作： 置換 (N－ N)， 廣播 (1 － N)， 選播 (1 － N’)。 ?互連網(wǎng)絡(luò)是一種由 開關(guān)元件 按照一定的拓樸結(jié)構(gòu)和控制方式 構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用來實現(xiàn)多處理機(jī)、多計算機(jī)之間或多個功能 部件之間的連接，是多處理機(jī)、多計算機(jī)系統(tǒng)的核心。 ?互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標(biāo)： 通過互連網(wǎng)絡(luò)連接的多個部件能實現(xiàn)靈活的連接變換、能提 供部件間的通信的最大并行性。 輸入端 IC N 輸出端 輸入端 IC N 輸出端(a ) 處理單元 / 處理單元的連接 (b ) 處理單元 / 存儲單元 的連接0 0（開關(guān)網(wǎng)絡(luò)）N 1 N 10 0（開關(guān)網(wǎng)絡(luò)）N 1 N 1處理單元 0處理單元 N 1存儲單元 0存儲單元 N 1處理單元 0處理單元 N 12022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3 (1) 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 一般說來，網(wǎng)絡(luò)用圖來表示。結(jié)點度應(yīng)盡可能地小并保持恒定。 (5) 等分寬度 當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)被切成相等的兩半時，沿切口的最小邊數(shù) (通道 )稱為通道等分寬度。 (2)串行網(wǎng) /并行網(wǎng) 串行網(wǎng) （多個結(jié)點的發(fā)送操作在時間上不能重疊） ， 并行網(wǎng) （多個結(jié)點的發(fā)送操作在時間上可以重疊） ； 計算機(jī)局域網(wǎng) LAN（如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)）多屬串行網(wǎng)，計算機(jī)廣域網(wǎng)是異步并行網(wǎng)。 下面介紹幾種常用的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)。 2. 環(huán)與帶弦環(huán) 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7 i=1 i=207 1i=06 25 343. 循環(huán)移數(shù)網(wǎng)絡(luò) 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8 4. 樹形和星形 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 9 5. 胖樹形 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 10 6. 網(wǎng)格形和環(huán)網(wǎng)形 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 11 7. 超立方體 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 12 為了達(dá)到多用或通用的目的，我們需要采用動態(tài)連接網(wǎng)絡(luò)，它能根據(jù)程序要求實現(xiàn)所需的通信模式動態(tài)連接特性。 通常，這類交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)需要使用 n m個交叉點開關(guān)。 但是單級交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)一旦構(gòu)成后將不能擴(kuò)充。如果網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小，它是一種理想的倍選擇。另外，由于增加了連線和開關(guān)復(fù)雜性，價格也是一種限制因素。 (3) 主要參數(shù) (P399)： 直徑，中剖寬度，結(jié)點的度，最長邊。它是處理單元集合對于自身的雙射映射，所以又稱為“ 置換 ”，或者“ 循環(huán) ”。 f( j入 ) = j出 ， 0≤ j≤N 1 在互連函數(shù)中，記： N ── 結(jié)點數(shù) n = log2N ── 維數(shù) j= Xn1…… X0 ─ ─ 結(jié)點 編號的二進(jìn)制形式，位數(shù)為 n。 n=3的單級立方體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螤钊?右 圖所示 。 單級立方體網(wǎng) （ Cube網(wǎng)， P396第 1行 / P405第 4行） 2 30 1 6 74 52022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 19 該網(wǎng)絡(luò)由 混洗函數(shù) （ shuffle） 與 交換函數(shù) （ exchange即 Cube0） 定義 ， 或者說它的互連函數(shù)族只有這兩個成員 。 單級混洗 — 交換網(wǎng)絡(luò)的直 徑是 2n1。 1，…… ， PM2 177。 例如：當(dāng) N = 8時 ， PM2+0（ 0） = 0 + 20 = 1， PM2+0（ 1） = 1 + 20 = 2， PM2+0（ 7） = 7 + 20 = 0， PM2+1（ 0） = 0 + 21 = 2。 ? 性質(zhì) 1：對相同的 i值 ， PM2+i 與 PM2i函數(shù)的傳送路徑相同 ， 方向相反 （ 右圖中所有箭頭 反向即為 PM21的拓?fù)湫螤?） ； ? 性質(zhì) 2： PM2+(n1) = PM2(n1)。 i的功能是對入端結(jié)點編號加或減 2i， 然后再作模 N運算 PM2+i（ X） = X + 2i mod N PM2i（ X） = X 2i mod N 其中 X = 0 ～ N 1， i = 0 ～ n 1。 我們只學(xué)習(xí)多級混洗 — 交換網(wǎng) 。 級控方式 就是同一級 （ 即同一列 ） 開關(guān)共用一個控制信號 ， 動作保持一致；部分級控方式 在第 i級設(shè)置 i+1個獨立的控制信號 ， 每個信號管轄若干開關(guān)； 單元控制方式 為每個開關(guān)獨自設(shè)置一個控制信號 ， 各開關(guān)動作獨立 ， 性能比前兩種方式都更靈活 ， 結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜 。 各級編號是 n1， …… ， 0， 即按 降序排列 。 2022/5/31 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 26 多級混洗 — 交換
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