一种基于Biswapped网络的并行矩阵乘算法

为了解决矩阵乘算法并行化的问题,根据Biswapped网络结构的特点,提出了一种基于Biswapped网络结构的矩阵乘并行算法.该算法采用一种新的矩阵映射方式,该算法操作简单且容易实现.理论分析和实验表明:该算法近似等效于Cannon算法.     

超级交叉立方体互连网络及其拓扑性质

交叉立方体是近年提出的超立方体的一种变种。由于它的许多优越性质（如直径、嵌入性等）,在并行处理领域越来越受到人们的重视。然而,像超立方体一样,它也有一个缺点,即要使交叉立方体升级,就必须成倍地增加其顶点个数。为了解决这一问题,本文将顶点个数的２的次幂的交叉立方体推广到具有任意个顶点的互连网络,提出了超级交叉立方体的定义,并证明它保持了交叉立方体在高速通度、对数级的直径和顶点度数等方面的优良性质,从     

无线传感器网络簇级拓扑演化模型研究

复杂网络理论研究表明,复杂系统的容错能力不仅仅存在于具有冗余组件的系统之中;而且也同样存在于具有无标度(scale-free)特征的网络之中;文章借助于复杂网络理论和偏好依附机制提出一种无线传感器网络簇级拓扑演化模型;拓扑动态分析表明,该模型能够很好地体现无线传感器簇间的拓扑生长过程,由该模型演化成的无线网络拓扑具有无标度网络的性质,所以该拓扑模型具有很强的容错性。     

基于AWGR的动态光网络及拓扑映射

随着数据中心规模的越来越大,同一个虚拟拓扑中虚拟节点所映射到的物理节点间的距离越来越远,其链路在映射过程中需要经过若干的跳步,占用了大量的物理网络资源,降低了数据中心的收益.受到数据中心固定拓扑的限制,仅通过映射算法的优化很难取得较好的性能和收益提升,因此提出一种基于AWGR的动态光网络和对应的虚拟拓扑映射方法,通过结...     

极大限制边连通网络的充分条件

限制边连通度是度量网络可靠性的重要参数。设[G]是一个边集为[E]的连通网络。称一个边集合[S?E]是一个限制边割,如果[G-S]是不连通的且每个分支至少有两个顶点。网络[G]的限制边连通度,记为[λ'],定义为[G]的最小限制边割的基数。设[d(v)]表示顶点[v]的度,[ξ=min{d(u)+d(v)-2:uv∈E}]表示[G]的最小边度。称网络[G]是极大限制边连通的,如果[λ'=ξ]。给出了网络是极大限制边连通的一些充分条件。     

无线通信网络的拓扑和协议研究

本文对一种短距离无线通信网络的拓扑结构和通信协议进行了研究,并提出了一种嵌入式系统无线通信网络的实现方案;对协议进行了分析,并对实现的关键进行了说明。     

分点:无结构对等网络的拓扑关键点

虽然对等网络中的结点在功能上互相平等,但其中某些结点对于覆盖网拓扑却有重要意义.提出了分点概念来描述对等网络的拓扑关键点,这些结点的失效很可能导致覆盖网的分割.设计了一套简单、有效、分布式的分点检测和避免方法.模拟实验的结果表明,该方法可以优化覆盖网拓扑结构,并显著地提高无结构对等网络在动态环境下的容错性.     

节点随机出错概率下的E-2DMesh网络容错性研究

采用子网和概率模型对E-2DMesh网络在节点随机出错概率下的容错性进行分析,推出不同时间下的不同规模的E-2DMesh网络的连通概率下界,并且运用严密的数学方法推导出网络连通率与其节点出错概率的关系。实验结果表明以E-2DMesh为拓扑结构的并行计算机网络具有相当高的可靠性,通过对比进一步说明了E-2DMesh网络比Mesh网络具有更好的容错性。     

具有自适应性的star网络容错寻径策略研究

大规模并行处理机系统中寻径算法对互连网络的通信性能和系统性能起着至关重要的作用,而star互连网络作为超立方体网络的最好替代之一,其寻径问题的解决变得非常重要。在有条件的容错模型基础上,对寻径时的规则进行了研究,提出了一种基于自适应规则的容错寻径算法。对算法的正确性以及容错性进行了分析。经仿真实验证明了该算法具有较高的成功概率。在边失效独立的情况下,对star网络终端对间通信可靠性进行了分析,推导出了其约束下界,并给予了证明。     

无线传感器网络自适应性拓扑控制的研究

自适应拓扑控制方法用到多跳两层无线传感器网络(WSNs),在每个簇中用两类传感器,有效且低开销的传感器节点N感知环境现象信息,并传输它们的信息到汇聚节点S,所有Ss协同工作去除随机信息并传输数据到基站BS。因为覆盖范围依赖于它的汇聚节点的工作情况,而汇聚节点的能耗在网络的生命期中是关键性因素。这个方法主要是从节点路由能量匹配角度出发,设计可控制数据流路由路径,用于尽可能有效地保持网络能量,并不是仅仅考虑路径的最优选择,而是考虑能效的最优方式选择路由,从而增加整个网络的生命期。     

基于结点出错概率的Mesh网络容错性分析

在并行计算机系统中,Mesh网络是最重要的网络拓扑结构之一。该文研究了基于结点出错概率Mesh网络的连通性,提出了k-Mesh子网连通的概念,运用严格的数学推理,推导出网络结点出错概率和Mesh网络的连通概率之间的关系。研究表明:特定的Mesh网络能保持相当高的连通概率,例如,笔者严格证明了,当网络结点出错概率控制在0.1%以下,则对多达几十万个结点的Mesh网络,网络连通的概率仍可保持在99%以上。     

前向神经网络的容错性问题

在讨论神经网络的容错性的文献中,主要涉及的一直是关于输入噪音的容错问题.在这些文献中通常把该问题转换为某种优化问题,并用现成的优化方法进行求解,但很少涉及由网络故障所引起的容错问题,即结构容错问题.利用覆盖算法分析结构容错问题,给出一个神经网络容纳所有单节点故障的充要条件和构造这种网络的算法.这些结果揭示了神经网络结构容错能力的本质,并提供了一种分析神经网络容错的新方法.     

Biswapped networks: a family of interconnection architectures with advantages over swapped or OTIS networks

We propose a new family of communication architectures called ‘biswapped networks’. Given any n-node basis network Ω, the associated biswapped network Bsw(Ω) is built of 2n copies of Ω, using a simple rule for connectivity that ensures desirable attributes, including regularity, modularity, fault tolerance, and algorithmic efficiency. In particular, if Ω is a Cayley digraph, then so is Bsw(Ω). Our biswapped connectivity provides a systematic scheme for synthesizing large, scalable, modular, and robust parallel architectures. Furthermore, many desirable attributes of the underlying basis network Ω are preserved, as the Bsw(Ω) parameters are related to the corresponding parameters of Ω. We obtain a number of results on internode distances, Hamiltonian cycles, optimal routing, and node-disjoint paths for Bsw(Ω). We explore the relations between biswapped and swapped or optical transpose interconnection system (OTIS) networks, which may use a mix of electronic and optical links. In particular, we demonstrate that the biswapped connectivity removes an inherent asymmetry of swapped/OTIS networks, as well as the attendant complications in analyses and applications. Finally, we show that biswapped networks are complementary to, and offer advantages over, well-known and widely used interconnection architectures for parallel processing.     

节点随机出错概率下的Mesh网络容错性分析

容错性是多计算机网络中非常重要的研究主题.本文基于节点随机出错概率研究多计算机网络Mesh的容错性,采用子网划分方法,将网络划分为相互独立且不相交的子网,假设每个节点具有随机出错概率,通过分析子网的连通性,得到整个网络的连通概率.数值和模拟结果表明,网络连通概率随时间的增大而减小,在给定的时间内,网络规模越大,连通概率越低.例如,对于给定的指数分布(λ=3 509×10-6),当时间比较小(4000秒内)的情况下,多达四万节点的Mesh网络几乎总是连通的,连通概率达到99%以上,这也表明以Mesh网络为拓扑的多计算机系统是相当可靠的.     

无线传感器网络中连通问题的容错性分析

在确定部署的无线传感器网络中,由于节点本身的脆弱性及应用环境的恶劣性,在部署及研究分析网络时应该考虑到网络节点出错的因素.当网络连通概率和网络规模给定时,网络节点的出错概率应在多大的范围之内;在给定的网络规模和节点出错概率下,网络的覆盖与连通情况如何,这些都是本文分析研究的内容.本文首先定义了一个比较规范的三角形(Triangular)模型,研究了在确定部署情况下,网络节点出错的概率与网络的覆盖概率之间的关系,然后借助"k阶子网"的概念分析了Triangular网络的连通容错性,最后通过模拟试验,对前面通过理论分析计算出的传感器网络连通概率的下界和节点出错概率的上界的可信性进行验证,同时将Triangular拓扑的网络与网格状网络进行比较.     

Fault Tolerance and Recovery for Group Communication Services in Distributed Networks

Group communication services (GCSs) are becoming increasingly important as a wide field of promising applications has emerged to serve millions of users distributed across the world.However,it is challenging to make the service fault tolerance and scalable to fulfill the voluminous demand of users in a distributed network (DN).While many reliable group communication protocols have been dedicated to addressing such a challenge so as to accommodate the changes in the network,they are often costly or require complicated strategies to handle the service interruptions caused by node departures or link failures,which hinders the service practicability.In this paper,we present two schemes to address the challenges.The first one is a location-aware replication scheme called NS,which makes replicas in a dispersed fashion that enables the services on nodes to gain immunity of failures with different patterns (e.g.,network partition and single point failure) while keeping replication overhead low.The second one is a novel failure recovery scheme that exploits the independence between service recovery and structure recovery in time domain to achieve quick failure recovery.Our simulation results indicate that the two proposed schemes outperform the existing schemes and simple alternative schemes in service success rate,recovery latency,and communication cost.     

交叉扭立方体互联网络及其性质

扭N立方体是近年来提出的一种新型变体网络结构.通过X-变换操作使得存在2n个顶点的超立方体的网络直径从N减少到N-1,减少了网络规模增大时所需要的网络开销,从而受到了广泛的欢迎.与超立方体一样,扭N立方体也存在缺点,如果增加扭N立方体的维数,会成倍增加扭N立方体的顶点个数.为了解决这一问题,本文通过扭N立方体的结构,提出了交叉扭立方体的定义,并给出了相应的拓扑结构网络图,证明了交叉扭立方体的部分子网与超立方体网络同构,同时研究了交叉扭立方体的网络直径、连通度等问题.通过上述拓扑结构的基本性质的研究,得到了交叉扭立方体的性能优于扭N立方体的重要结论.     

点对点并行路由算法及容错性概率分析

用概率性分析方法,研究了在结点错误概率性分布的情形下,超立方体网络的点对点并行路由算法,并对算法的容错性概率、路径长度、算法复杂性进行了严格的推导。提出的算法是基于任意给定两个正确结点可以找出n条不相交的路径。分析了算法保证一条或多条路径同时联通的概率达到99.99%时结点的错误概率上界,同时考虑了两点间的海明距离变化,得出了较好的理论结论与计算结果。方法为研究超立方体网络容错性与并行路由算法提供了一种新的途径与新的考虑角度,具有更一般与更接近实际的意义。     

A Kind of Multistage Interconnection Networks with Multiple Paths

1ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina,GralltNo.69473024.1IntroductionMultiprocessorsystemsoftenuseinterconnectionnetworkstoconnectproces-sorsormemorymodules-Atime-sharedbusisthesimplestformofinterconnectionnetworks,butitcannotprovidetheperformancerequiredinmultiprocessorsystemstoday.Acrossbarswitchnetworkisanalternativeusedintheearliersystemstoimplementinterconnection.Theonlydelaytoconnectinputstooutputsisthatofasingleswitchinggate,butacrossbarswitchnetworkisver…