發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 07:37

【摘要】：每秒運(yùn)算萬(wàn)億次以上乃至千萬(wàn)億次的并行計(jì)算機(jī)必須連接大量的處理機(jī)。目前，并行系統(tǒng)中的處理機(jī)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到近萬(wàn)個(gè)的規(guī)模，而且規(guī)模還在不斷地?cái)U(kuò)大，解決這些處理機(jī)的互連問(wèn)題是極具挑戰(zhàn)性和極為關(guān)鍵的。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通信延遲會(huì)隨系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)展而增加，進(jìn)而嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)的并行處理能力和性能。因此研究新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有重要的意義。 隨著處理機(jī)計(jì)算能力的不斷提高和處理機(jī)數(shù)量的增多，處理機(jī)之間的通信問(wèn)題變得越來(lái)越突出。因此，設(shè)計(jì)高效的通信子系統(tǒng)日漸成為提高并行系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵。通常，并行系統(tǒng)中的通信子系統(tǒng)主要依賴于網(wǎng)絡(luò)硬件層和系統(tǒng)軟件層，其中需要解決的主要問(wèn)題包括底層互連網(wǎng)絡(luò)、路由算法、通信機(jī)制和集合式通信算法等。 本文的主要目的是研究如何在基于交叉開(kāi)關(guān)的新型互連網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高效的通信系統(tǒng)，并針對(duì)通信系統(tǒng)的各個(gè)組成部分提出解決方案。 本文首先介紹了基于交叉開(kāi)關(guān)的新型互連網(wǎng)絡(luò)NIN。這種互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將網(wǎng)格中點(diǎn)與線的位置交換，使處理機(jī)不再處于網(wǎng)格的交叉點(diǎn)上，而在線的位置上，并用交叉開(kāi)關(guān)將處理機(jī)相連。與傳統(tǒng)的k元n立方體互連網(wǎng)絡(luò)相比，NIN的等分寬度大、網(wǎng)絡(luò)直徑小、結(jié)點(diǎn)度小且為常數(shù)。這些網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特征說(shuō)明新型互連網(wǎng)絡(luò)具有較小的通信延遲，并且易于擴(kuò)展為大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)新型互連網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，分析了該網(wǎng)絡(luò)在阻塞和無(wú)阻塞情況下的通信延遲，討論了影響通信延遲的各種因素�；诰S數(shù)排序的思想，為新型互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了無(wú)死鎖的確定性路由算法DRANIN。同時(shí)為了驗(yàn)證理論分析，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了模擬器NINsim，并對(duì)新型互連網(wǎng)絡(luò)的模擬測(cè)試結(jié)果與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能分析和比較。模擬測(cè)試結(jié)果表明該算法性能良好，具有可擴(kuò)展性。在分析性能的同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的硬件開(kāi)銷做了估計(jì)，，討論了新型互連網(wǎng)絡(luò)的尋徑器結(jié)構(gòu)。 新型互連網(wǎng)絡(luò)不僅需要底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，還需要系統(tǒng)軟件層上高效通信算法的支持，才可以為上層應(yīng)用提供快速、可靠的通信。因此，集合式通信算法，特別是組播算法是目前研究的熱點(diǎn)之一�，F(xiàn)有的
【圖文】：

借鑒了其基本模塊的設(shè)計(jì)。圖3.1:ch朋s模擬器的圖形界面3.3NINsim的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以choas為基礎(chǔ)，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可以模擬新型互連網(wǎng)絡(luò)的模擬器MNsmi。由于choas模擬的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只限于網(wǎng)格、環(huán)網(wǎng)、超立方體。因此需要設(shè)計(jì)專門的模塊來(lái)模擬MN的特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)針對(duì)M入的路由算法和消息通信層的組播算法。3.3一NxNsim的組成部分設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)離散事件模擬器MNsmi包含以下幾方面的內(nèi)容:·事件調(diào)度器(eventseheduler)負(fù)責(zé)在模擬中調(diào)度等待服務(wù)的事件。在所有事件發(fā)生之前執(zhí)行，使用最頻繁。·模擬時(shí)鐘設(shè)置(simula:ioneloek)用全局變量表示模擬的時(shí)間，事件調(diào)度器負(fù)責(zé)增加和設(shè)置時(shí)鐘.

第四章組播通信算法圖4.12:二維網(wǎng)格中HL算法的實(shí)例所有一級(jí)引導(dǎo)結(jié)點(diǎn)沿x軸向余下的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)送含多目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的消息。至此，全部目標(biāo)結(jié)點(diǎn)都收到消息。當(dāng)二級(jí)引導(dǎo)結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為l:時(shí)，所需要的通信步為「1002(112{十1)1+2。.4.5.22實(shí)例考慮圖4.12中二維網(wǎng)格的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，在每行挑選x軸位移最小的結(jié)點(diǎn)為一級(jí)引導(dǎo)結(jié)點(diǎn)石:={(1，o)，(o，1)，(o
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類號(hào)】：TP338.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周知予,夏培肅,唐志敏;新型互連網(wǎng)絡(luò)NIN研究[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2000年08期

2 孫紅強(qiáng);;并行處理系統(tǒng)互連通信技術(shù)研究[J];科技信息;2009年29期

3 ;EDA風(fēng)景線[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);1995年11期

4 郄春明;并行處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J];中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶;1995年03期

5 陳齊旺;;寶德:突破節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力[J];中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶;2006年48期

6 李文正;曾維魯;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法及其發(fā)展趨勢(shì)[J];水電科技情報(bào);1997年02期

7 黃寧;金茂忠;;PVM上的并行調(diào)試器[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);1996年04期

8 劉燕;楊曉東;;MPP系統(tǒng)的互連通信技術(shù)研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);1999年06期

9 ;從科研到主流產(chǎn)業(yè)[J];每周電腦報(bào);2004年10期

10 肖曉強(qiáng);金士堯;;基于k-ary n-mesh無(wú)虛通道的路由算法PAM[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2000年03期

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 ;HPC，迎接第二個(gè)春天[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

2 宮 敏;永遠(yuǎn)的Linux[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

3 奧文;“電子蜥蜴”出洞[N];中國(guó)電子報(bào);2001年

4 ;通向未來(lái)自主運(yùn)算之路[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 周知予;基于交叉開(kāi)關(guān)的新型互連網(wǎng)絡(luò)的高效通信[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）;2001年

本文編號(hào)：2650918