計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)ppt課件-展示頁
2025-05-12 07:08本頁面
【正文】 單級(jí)混洗 — 交換網(wǎng)絡(luò)的直 徑是 2n1。 n=3的混洗函數(shù)開關(guān)狀態(tài)如 P397圖 (a)所示 ， 其連接規(guī)律就像洗牌 。 單級(jí)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(jì)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(gè)成員 。 所以 單級(jí)立方體網(wǎng)絡(luò)的直徑是 n。 n=3的單級(jí)立方體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螤钊?右 圖所示 。 (2) 單級(jí) ICN ICN 0 0N1 N12022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 18 該網(wǎng)絡(luò)由立方體 函數(shù)定義 ， 立方體 函數(shù)族有 n個(gè)成員 ， 分別是 Cube0， Cube1， …… ， Cuben1。 f( j入 ) = j出 ， 0≤ j≤N 1 在互連函數(shù)中，記： N ── 結(jié)點(diǎn)數(shù) n = log2N ── 維數(shù) j= Xn1…… X0 ─ ─ 結(jié)點(diǎn) 編號(hào)的二進(jìn)制形式，位數(shù)為 n。 專用網(wǎng) 2022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 17 定義： 單級(jí) ICN只使用一級(jí)開關(guān)，如下圖所示。它是處理單元集合對(duì)于自身的雙射映射，所以又稱為“ 置換 ”，或者“ 循環(huán) ”。 通用網(wǎng) 2022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 16 特點(diǎn)：并行度高，造價(jià)昂貴。 (3) 主要參數(shù) (P399)： 直徑，中剖寬度，結(jié)點(diǎn)的度，最長邊。 (1) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) (硬件， P402P407)： 直線，單向環(huán)，雙向環(huán)，帶弦環(huán)，樹，星型（真星型，假星型），完全網(wǎng)。另外，由于增加了連線和開關(guān)復(fù)雜性，價(jià)格也是一種限制因素。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于采用模塊結(jié)構(gòu)，因而可擴(kuò)展性較好。如果網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小，它是一種理想的倍選擇。 由于交叉開關(guān)的硬件復(fù)雜性以 n2上升，所以其造價(jià)最為昂貴。 但是單級(jí)交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)一旦構(gòu)成后將不能擴(kuò)充。 每個(gè)周期可以實(shí)現(xiàn) n個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，與每個(gè)總線周期只傳一個(gè)數(shù)據(jù)相比，它的頻寬最高。 通常，這類交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)需要使用 n m個(gè)交叉點(diǎn)開關(guān)。 動(dòng)態(tài)互接網(wǎng)絡(luò) 總線系統(tǒng)價(jià)格較低，存在總線爭用。 2. 環(huán)與帶弦環(huán) 2022/5/31 計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8 4. 樹形和星形 2022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 9 5. 胖樹形 2022/5/31 計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 11 7. 超立方體 2022/5/31 計(jì)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(dòng)態(tài)連接網(wǎng)絡(luò)，它能根據(jù)程序要求實(shí)現(xiàn)所需的通信模式動(dòng)態(tài)連接特性。 它是對(duì)稱的，結(jié)點(diǎn)度是常數(shù) 2。 下面介紹幾種常用的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)。 靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)（ P402） 在 N很小的情況下，線性陣列相當(dāng)經(jīng)濟(jì)和合理的。 (2)串行網(wǎng) /并行網(wǎng) 串行網(wǎng) （多個(gè)結(jié)點(diǎn)的發(fā)送操作在時(shí)間上不能重疊） ， 并行網(wǎng) （多個(gè)結(jié)點(diǎn)的發(fā)送操作在時(shí)間上可以重疊） ； 計(jì)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(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)是異步并行網(wǎng)。通常見到的處理單元之間的數(shù)據(jù)路由功能有 移數(shù) 、 混洗、交換、廣播 (一對(duì)全體 )、 選播 (多對(duì)多 )等。 (5) 等分寬度 當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)被切成相等的兩半時(shí)，沿切口的最小邊數(shù) (通道 )稱為通道等分寬度。 (4) 網(wǎng)絡(luò)直徑 網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間 最短路徑 長度的 最大值 稱為網(wǎng)絡(luò)直徑。結(jié)點(diǎn)度應(yīng)盡可能地小并保持恒定。 (2) 結(jié)點(diǎn)度 與結(jié)點(diǎn)相連接的邊 (即鏈路或通道 )的數(shù)目稱為結(jié)點(diǎn)度。 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(chǔ)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(chǔ)單元 0存儲(chǔ)單元 N 1處理單元 0處理單元 N 12022/5/31 計(jì)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。 ICN是供多處理單元傳輸數(shù)據(jù)的高速通路，對(duì)并行計(jì)算時(shí)間影響很大。 ?互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)： 通過互連網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)部件能實(shí)現(xiàn)靈活的連接變換、能提 供部件間的通信的最大并行性。2022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1 本章內(nèi)容：介紹用于多機(jī)并行計(jì)算的各種網(wǎng)絡(luò) ， 它們統(tǒng)稱為互連網(wǎng)絡(luò) ，縮寫符號(hào)是 ICN（ Interconnection Network） 。 ?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(shí)現(xiàn)多處理機(jī)、多計(jì)算機(jī)之間或多個(gè)功能 部件之間的連接，是多處理機(jī)、多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。 第七章 互連網(wǎng)絡(luò) (P394) 2022/5/31 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2 目的與作用 (1) 當(dāng)前提高計(jì)算速度的主要措施，一是改進(jìn)器件，二是多處理單元并行計(jì)算。 (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’)。其結(jié)點(diǎn)數(shù)稱為網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。在單向通道的情況下，進(jìn)入結(jié)點(diǎn)的通道數(shù)叫做 入度
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