计算机仿真论文(计算机仿真 论文)：高效能计算机互连网络拓扑结构的建模和仿真.doc

计算机仿真论文（计算机仿真 论文）：高效能计算机互连网络拓扑结构的建模与仿真 摘要:该论文主要论述了高效能已成为超级计算机的追求目标,影响计算机效能的因素很多,其中一项重要因素就是互连网络拓扑结构,其直接决定着互连网络中数据传输的效率.论文基于此,首先对结点内部的处理器、适配器、链路和交换机进行抽象、提取主要特性、设置参数并建立模型;在此基础上,针对高效能计算机互连网络拓扑结构的选择问题,以Opnet网络仿真软件为平台,建立了Mesh结构、Torus结构以及Fat-tree结构3种网络拓扑结构的模型,从网络延时、接收有效包的比例以及静态结构等方面,对网络性能进行分析,通过仿真结果的对比与总结,确定Torus结构网络性能最优. 关键词:计算机互连网络; Opnet仿真;高效能计算机;拓扑结构;建模与仿真　 Modeling and simulation on high productivity computer′sinterconnecting network topology Abstract:Presently, high-productivity has become one of the goals that supercomputers pursue.Among the many factors, topology of the interconnection network is an important one which directlydetermines the efficiency of the data transportation in the interconnection network. This article, first-ly, abstracts the processors, adapters, links and switches, extract the major characters, set argu-ments, and then create models; on this basis, taking the Opnet network simulation software as theplatform and the selection of the most suitable interconnection network for the high-productivity com-puters as the main goal, we build three network topology models-Mesh, Torus and Fat-tree to analyzethe performance of the networks from the perception of network latency, packet reception ratio andstatic structure. The conclusion out of the comparison and summarization of the simulation result isthat Torus is the best solution. Keywords:interconnection network; Opnet simulation; high-productivity computer; topology; mod-eling and simulation1　 1、问题的讨论 当前,随着内存墙、I/O墙、功耗墙、编程墙、扩展性墙等诸多问题的日益突出,高效能计算机成为重点发展的技术方向[1,2].影响高效能计算机性能的因素很多,包括结点机的硬件体系结构、互连网络的拓扑结构以及结点数量等诸多因素.其中,由于高效能计算机所执行的任务往往是大规模并行计算,需要多个节点机协同工作,因此互连网络就成为了这种体系结构中一个重要的性能瓶颈,其对整机性能的影响不容忽视. 本文将从互连网络的拓扑结构对网络性能的影响方面进行分析.高效能计算机互连网络的拓扑结构建模和仿真是高效能计算机结构设计必不可少的前提.高效能计算机内部由成百上千个结点构成,由于其结构复杂,内部结点个数庞大,单纯的理论分析很难得到期望的解析解,并且,通过物理实验进行验证的方法对于硬件需求强大,容易造成资源浪费,不具有可行性.因此,目前主要通过仿真手段对高效能计算机进行建模与仿真,通过构建反映真实网络情况的拓扑模型,在仿真软件上实现,对不同网络结构的性能进行合理评价,为网络设计提供客观可靠的定量依据.因而构建网络拓扑结构对于系统建模具有重要意义.文献[3]对各种互连网络的性能进行了对比.其中,InfiniBand是