【摘要】：每秒運算萬億次以上乃至千萬億次的并行計算機必須連接大量的處理機。目前，并行系統(tǒng)中的處理機數(shù)量已經(jīng)達到近萬個的規(guī)模，而且規(guī)模還在不斷地擴大，解決這些處理機的互連問題是極具挑戰(zhàn)性和極為關鍵的。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構中，通信延遲會隨系統(tǒng)的規(guī)模擴展而增加，進而嚴重影響計算機的并行處理能力和性能。因此研究新的網(wǎng)絡拓撲結構具有重要的意義。 隨著處理機計算能力的不斷提高和處理機數(shù)量的增多，處理機之間的通信問題變得越來越突出。因此，設計高效的通信子系統(tǒng)日漸成為提高并行系統(tǒng)整體性能的關鍵。通常，并行系統(tǒng)中的通信子系統(tǒng)主要依賴于網(wǎng)絡硬件層和系統(tǒng)軟件層，其中需要解決的主要問題包括底層互連網(wǎng)絡、路由算法、通信機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關的新型互連網(wǎng)絡上實現(xiàn)高效的通信系統(tǒng)，并針對通信系統(tǒng)的各個組成部分提出解決方案。 本文首先介紹了基于交叉開關的新型互連網(wǎng)絡NIN。這種互連網(wǎng)絡的拓撲結構是將網(wǎng)格中點與線的位置交換，使處理機不再處于網(wǎng)格的交叉點上，而在線的位置上，并用交叉開關將處理機相連。與傳統(tǒng)的k元n立方體互連網(wǎng)絡相比，NIN的等分寬度大、網(wǎng)絡直徑小、結點度小且為常數(shù)。這些網(wǎng)絡的靜態(tài)特征說明新型互連網(wǎng)絡具有較小的通信延遲，并且易于擴展為大規(guī)模網(wǎng)絡。 根據(jù)新型互連網(wǎng)絡的特點，分析了該網(wǎng)絡在阻塞和無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)絡設計了無死鎖的確定性路由算法DRANIN。同時為了驗證理論分析，設計實現(xiàn)了模擬器NINsim，并對新型互連網(wǎng)絡的模擬測試結果與其他網(wǎng)絡進行性能分析和比較。模擬測試結果表明該算法性能良好，具有可擴展性。在分析性能的同時，對網(wǎng)絡的硬件開銷做了估計，，討論了新型互連網(wǎng)絡的尋徑器結構。 新型互連網(wǎng)絡不僅需要底層拓撲結構的優(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之一�，F(xiàn)有的
【圖文】：

借鑒了其基本模塊的設計。圖3.1:ch朋s模擬器的圖形界面3.3NINsim的設計與實現(xiàn)以choas為基礎，我們設計實現(xiàn)了可以模擬新型互連網(wǎng)絡的模擬器MNsmi。由于choas模擬的網(wǎng)絡拓撲結構只限于網(wǎng)格、環(huán)網(wǎng)、超立方體。因此需要設計專門的模塊來模擬MN的特殊拓撲結構，同時實現(xiàn)針對M入的路由算法和消息通信層的組播算法。3.3一NxNsim的組成部分設計和實現(xiàn)一個離散事件模擬器MNsmi包含以下幾方面的內容:·事件調度器(eventseheduler)負責在模擬中調度等待服務的事件。在所有事件發(fā)生之前執(zhí)行，使用最頻繁。·模擬時鐘設置(simula:ioneloek)用全局變量表示模擬的時間，事件調度器負責增加和設置時鐘.

第四章組播通信算法圖4.12:二維網(wǎng)格中HL算法的實例所有一級引導結點沿x軸向余下的目標結點發(fā)送含多目標結點的消息。至此，全部目標結點都收到消息。當二級引導結點的個數(shù)為l:時，所需要的通信步為「1002(112{十1)1+2。.4.5.22實例考慮圖4.12中二維網(wǎng)格的目標結點，在每行挑選x軸位移最小的結點為一級引導結點石:={(1，o)，(o，1)，(o
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（計算技術研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2001
【分類號】：TP338.6

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本文編號：2650918