第7章-互聯(lián)網(wǎng)絡(編輯修改稿)
2025-09-12 01:02 本頁面
【文章內容簡介】 移數(shù)置換 互連函數(shù)： α (X)=(X+k) mod N， 0≤k≤N 1； 000 001 010 011 100 101 110 111 k=1移數(shù)置換 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001 010 011 100 101 110 111 k=2移數(shù)置換 000 001 010 011 100 101 110 111 互連特性： 互連函數(shù)不可逆 (k=0除外 )； n位編碼有 2n個移數(shù)變換功能。 應用： 單向帶弦環(huán)可實現(xiàn)移數(shù)置換功能 (內弦連接不同實現(xiàn)的間隔不同 )，雙向帶弦環(huán)可實現(xiàn)兩個移數(shù)置換。 加減 2i置換 移數(shù)置換的特例 互連函數(shù)： PM2I+i(j)=(j+2i) mod N PM2Ii(j)=(j2i) mod N 其中 0≤i≤log 2N1, 0≤j≤N 1 互連特性： 互連函數(shù)不可逆 (i=177。 n除外 )； n位編碼有 2n1種變換功能。 應用： 幾種 PM2I變換的組合，可實現(xiàn)某結點到任意結點的連接，組合不同效率不同。 例： 閉合螺旋結構為 PM2I+0(橫向 )及PM2I177。 n/2(縱向 )互連函數(shù)。 0 1 2 3 4 5 6 7 二、靜態(tài)互連網(wǎng)絡 特點： 結點到結點的連接在運行期間不改變。 互連實現(xiàn)過程： 源 → 目標結點的連接一般需要穿過幾個中間結點； 當前中間結點的 NIC負責轉發(fā)消息到下個結點。 結點 NIC組成： 一般有多個輸入 /輸出通道，其中一對連接本結點 CPU； 所有通道有外部信號和內部信號控制兩種控制方式。 網(wǎng)絡集中控制： 控制器 根據(jù) 同時通信的所有消息 源、目標結點地址和拓撲結構類型，生成 所有 NIC的 所有通道 的外部控制信號； 網(wǎng)絡分布控制： 當前 NIC根據(jù) 當前消息 源、目標結點地址和拓撲結構類型，生成 當前 NIC的 部分通道 的內部控制信號。 網(wǎng)絡結構性能參數(shù) 連接度： 結點與其它結點的直接連接程度，即結點 NIC直接連接的結點數(shù)。 距 離： 兩個結點互連的最少步數(shù)。 靜態(tài)網(wǎng)絡 =1，動態(tài)網(wǎng)絡＞ 1。 直 徑： 兩個結點互連的最大步數(shù)。 與連接度和拓撲結構有關。 帶 寬： 可同時連接的結點對數(shù)。 與連接度和拓撲結構有關。 靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲結構與性能 常見網(wǎng)絡拓撲結構及相關性能參數(shù)： 維數(shù) 拓撲結構 最大連接度 直徑 鏈路數(shù) 等分帶寬 一維 線性 2 N1 N1 1 二維 環(huán)狀 2 N 2 網(wǎng)格 4 星形 N1 2 N1 二叉樹 3 2[log2N1] N1 1 多維 超立方體 log2N log2N N/2 log2N N/2 全互連 N1 1 N！ N ? ?2/NN N22N )1N(2 ? 拓撲結構與性能參數(shù)間相互關系： 拓撲結構以結點連接度為基礎； 相同連接度時，拓撲結構不同，網(wǎng)絡直徑與帶寬不同。 ? ?2/N轉 18頁 三、動態(tài)互連網(wǎng)絡 特點： 結點到結點的連接由程序動態(tài)地改變。 互連實現(xiàn)過程： 源 → 目標結點的連接不穿過中間結點，可能需穿過多個交換開關； 交換開關根據(jù)外部 /內部信號控制消息的轉發(fā)。 結點 NIC組成： 只有一對輸入 /輸出通道；無轉發(fā)功能。 網(wǎng)絡集中控制： 控制器 根據(jù) 同時通信的所有消息 源、目標結點地址和拓撲結構類型，生成 所有開關 的外部控制信號； 網(wǎng)絡分布控制： 當前開關 根據(jù) 當前消息 源、目標結點地址和拓撲結構類型，生成 當前開關 的 部分通道 的內部控制信號。 總線 互連控制： 只能采用集中方式實現(xiàn)控制； 控制機構 總線仲裁機構。 總線與線性陣列比較： 總線 — 等分帶寬 =1，聚集帶寬 =1； 線性陣列 等分帶寬 =1，聚集帶寬 =N/2； 線性陣列的性能優(yōu)于總線。 PE0 PE1 PEN1 … PE0 PE1 PEN1 … 轉 18頁 交叉開關 互連控制： 可采用集中、分布方式實現(xiàn)控制； 通過 N2個交叉開關組合完成控制。 帶寬： 等分帶寬 =(N/2)N/2，聚集帶寬 =(N/2)N/2。 2 2開關模塊： 恒等 交換 上播 下播 根據(jù)置換和播送功能，控制信號可為 1位或 2位。 多級網(wǎng)絡 — 單級互連循環(huán)網(wǎng)絡 組成： 單級互連函數(shù)拓撲 結構 +多路選擇器。 控制： 循環(huán)次數(shù)根據(jù)入 出 結點編碼要求決定。 DTR MUX 循環(huán) 單個互連函數(shù)拓撲 PE0來 去 PE0 PEN1來 去 PEN1 … DTR MUX 單級互連函數(shù)拓撲結構： ①經(jīng)過循環(huán)能夠實現(xiàn)某結點到任意結點的互連； ②經(jīng)過循環(huán)能夠改變同時連接的結點對間相互關系。 如： 單級混洗交換函數(shù)、移數(shù)函數(shù)等構成的拓撲結構。 轉 22頁 網(wǎng)絡帶寬： 等分帶寬 =N/2，聚集帶寬 =N/2。 多級網(wǎng)絡 — 多級互連網(wǎng)絡 組成： 交換開關 +級間拓撲結構。 控制： 可采用集中、分布控制方式對交換開關進行控制。 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 1 2 3 4 5 6 7 0級 0 1 2 3 4 5 6 7 1級 2級 ISC0 ISC1 ISC2 A B C D E F G H I J K L 0 1 2 3 4 5 6 7 0級 0 1 2 3 4 5 6 7 1級 2級 各級拓撲結構 (ISCi)： 組合后能實現(xiàn)網(wǎng)絡的空間、時間特性。 要求較單級循環(huán)互連要低得多。 網(wǎng)絡帶寬： 等分帶寬 =N/2，聚集帶寬 =N/2。 四、 SIMD多級互連網(wǎng)絡 多級立方體網(wǎng)絡 A B C D E F G H I J K L 0 1 2 3 4 5 6 7 0級 0 1 2 3 4 5 6 7 1級 2級 開關組合控制： 級控制、部分級控制 STARAN網(wǎng)絡 (交換、移數(shù)功能 )； 單元控制 間接二進制 n方體網(wǎng)絡 (更復雜的功能 )。 交換開關： 二功能 (恒等和交換 )； 拓撲結構： β (
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