第六章互联网络.ppt

第6章 互连网络;6.1 互连网络的基本概念;6.1.1 互连网络的功能与特征;图6.1 互连网络示意图; 2.主要性能 主要是指网络规模、连接度、结点距离、网络直径、带宽、可靠性和成本。 （1）网络规模：是指网络中的结点数，它体现网络所能连接的部件数，随着设备的增加而扩大。 （2）连接度：也称为结点度，是指与该结点连接的边数，也就是直接连接到该结点的其它结点数，常用d表示。如果一个结点直接连接的其它结点越多，则该网络的连接度也就越高。 （3）结点距离：结点距离是从一个结点到另一结点所经过的最少边数。 （4）网络直径：网络直径是指网络中任意两个结点之间的最大距离，常用D表示。从数据传送的角度来看，网络直径越小越好。 （5）等分宽度：分为通道等分宽度和线等分宽度。把网络切成相等的两半，沿切口的最小边（通道）数称为通道等分宽度，可用k表示；若用w表示通道宽度（用位表示），则B=k×w称为线等分宽度。 ; （6）结点间线长：是指两结点之间的线路长度，它影响信号传输中的延时、扭曲和需要的功率。 （7）对称性：从任何一个结点来看，若网络的拓扑结构都一样，则称为对称网络。对于这种网络，容易设计和编程。 （8）数据寻径功能：表示互连网络把数据从网络的一端传送到另一端的方式和能力，分为静态和动态两种。静态数据寻径网络是指其结构不能用程序改变；而动态数据寻径网络的结构可用程序改变。不同的网络结构有着不同的数据寻径功能，常见的有一到一、一到多(广播)、散射、汇合/聚集、归约(多到一)、循环移位、扫描和全交换等。 3.主要参数 （1）带宽 是指网络传送信息的速率，常用Mbps或MBps表示，又分为聚集带宽和等分带宽。所谓聚集带宽是在网络中，从一半结点到另一半结点，每秒钟传送信息的最大位数或字节数.。而等分带宽是指每秒钟从最小线等分宽度(线)上通过信息的最大位数或字节数。; 例如HPS是一个对称式网络，包含512个结点，每个端口的带宽为40MBps，可计算出聚集带宽为512/2×40MBps=10GBps。 若用r表示线等分宽度中每条线上传送信息的速率，则等分带宽可表示为P=kwr。 （2）传输时间：是指信息通过网络所用的时间，等于信息长度除以带宽。 （3）飞行时间：是指消息的第一位数据通过网络到达接收端所用的时间。 （4）传输延时：传输延时等于飞行时间与传输时间之和，是消息通过互连网络的时间，但不包括网络两端硬件设备发送和接收的时间。 （5）总延时：包括上述传输延时和网络两端的发送与接收时间。 （6）误码率：是传输信息时出现错误的概率，等于错误码的位数除以总码长。显然，误码率越低越好。 （7）成本：构建互连网络所花的费用。在保证功能要求的基础上，越低越好。 ; 4.互连网络设计要素 在设计互连网络时，所考虑的主要因素有以下4个方面。 （1）传送方式 传送方式分为同步和异步两种。所谓同步方式，是在数据传送的过程中采用统一的时钟信号。 异步方式则不需要统一的时钟信号在各处理机（或单元）之间进行同步，各处理机（或单元）根据自身需要相互建立动态连接。 （2）控制策略 是控制互连开关构成信息通路的方式，可分为集中控制和分散控制两种。所谓集中控制，是由统一的控制器对各个互连开关实施控制；而分散控制，是由各个开关自身实施控制。 一般SIMD计算机采用的是集中控制和同步传送方式。 （3）交换方式 是指数据传送管理方式，分为线路交换和分组交换。线路交换是在传送过程中，在源/目标结点间建立固定的物理通路，适合于成批数据传送。分组交换是对数据进行分组，分别送入互连网络，各分组可通过不同的路由到达目标结点，适合于短数据报文传送。 SIMD计算机一般采用线路交换，MIMD多处理机多采用分组交换方式。; （4）拓扑结构 是指互连网络中各结点之间的连接关系，可分为静态拓扑和动态拓扑。静态拓扑是在网络运行中其结构不能改变；而在动态拓扑结构中设有有源开关，在网络运行中可借助于控制信号对连接通路重新组合。 一维静态拓扑有线性结构，二维有圆型、星型、树状和网格型等结构，三维及以上有超立方体结构等。在动态拓扑中主要分为单级循环网络和各种多级互连网络，其连接形式与互连函数密切相关。 5.互连函数 为反映互连网络的连接特征，常用函数的形式进行描述，称为互连函数，它反映的是从输入端到输出端的映象关系。设用x表示具有N个输入端的网络输入序号，则输出端的序号用函数f(x)表示。 设x是一个n位的二进制数，即x=bn-1bn