超级递归基准互连网络性能分析

1 引言在并行处理领域,研究并行机中多处理器连接的方式(即互连网络)是一个很重要的课题。互连网络是MPP的核心部分,拓扑结构、寻径控制和流控策略是其要素。为了降低互连网络的代价、提高其传输性能和可伸缩能力,研究人员已经提出了许多种互连网络,其中Delta网络和基准网络是较早提出的总体性质较好的互连网络,它们已被用于许多种并行机中处理器连接的拓扑结构(如BBNTC-2000,IBM RP3)。Delta网络具有较高的频带和性能价格比,但可扩展性差。基准网络使用2×2交换开关,具有简单的寻径控制和较好的可伸缩性等性质,但硬件代价较大。从集成电路技术角度,系统规模的增大使得许多互连网络结构难以实现,系统的组装受限于组装单元的管脚数(边界面积)和布局面积,这种组装技术是互连网络结构的最     

一种新的分级扭Torus结构RTTM

针对互连网络中长方形Torus链路利用率低和负载不匀衡问题,提出了一种新的分级互连网络结构RTTM.该拓扑结构分为N级,第1级由2m×2m个节点的 Mesh拓扑结构构成,第2级到第N级由a×2a个节点的长方形扭Torus拓扑结构以递归方式连接而成.RTTM结构具有网络直径短、平均距离小以及良好的扩展性等特点.通过OPNET建模与仿真,结果表明RTTM拓扑结构链路利用率高,端到端延迟小,吞吐量大.     

共享存贮器型多机系统的新的同步机构

在共享存贮器型多机系统中,连接处理机与共享存贮器的互连网络大大地影响程序的执行速度。有关互连网络已有大量的研究,最有影响的是有关交叉互连网络的研究。如果处理机的台数为N,存贮器的个数也为N,则硬件为N·N的阵列。如果把它改为N·log_2N级的多级互连网络结构,这时处理机发生的LOAD、STORE请求是作为消息通过中继站传送到存贮器的。 多级互连网络的优点很明显,但是使用这种网络时,处理机发出的LOAD、STORE请求在存贮器里什么时候执行是不确定的。而且发出的LOAD、STORE请求也不一定按照发出的     

面向大规模数据中心的常量度数互连网络研究

如何高效互连大规模服务器是数据中心网络面临的一个重要挑战.目前提出的新型数据中心网络结构主要是通过增加服务器的网络端口数来扩展数据中心的规模,导致扩展的局限性和管理的复杂性.为此,如何设计由固定网络端口数的服务器互连而成的、具有常量度数的数据中心网络结构意义重大.提出了一种新型的面向大规模数据中心的常量度数互连网络结构CH(conjugate hypercube),该结构以固定网络端口数的服务器为中心,采用多层次互连实现了可扩展性和性能之间的平衡.理论分析和实验结果表明,该互连网络在不增加服务器网络端口数的前提下,可有效支持大规模数据中心高带宽、高容错的多模式数据通信;同时,具有良好的可部署性和可维护性.     

基于OpenF1oW的可编程终端设计与实现

随着互联网和网络接入技术的不断发展,终端配备多个网络接口已经十分普遍,多个接口同时接入网络,会建立多条连接,现有的多接口终端除了修改内核之外,没有一种灵活的方法管理多个连接。OpenFlow技术已经吸gj了越来越多网络研究人员的关注,本文中将OpenFlow技术应用到终端,兼容现有的网络协议栈的同时,使终端具有可编程性,并提供了一种在可编程终端上管理多连接的方法,基于终端控制器开发实现了连接管理组件,并且在Linux系统上成功实现。     

具有低连接复杂性的多级互连网络容错的设计与分析

本文提出了一种多通路多级互连网络(MIN)。这些MIN在简化连接复杂性的情况下,具有单故障容错和动态可重选路径特性,并容许某些多重故障。所提出来的MIN的同一级开关之间的特性连接不同于其它的MIN,而相邻级之间连线数与唯一通路网络是一样的。一个给定的源点一终点对之间可得到的通路具有不同的长度。对这种网络给出了包括故障平均时间,稳态可用性和终端可靠性等可靠性分析。可靠数据表明,这一网络是比得上其他更复杂的多通路MIN。在电路开关和随机访问环境下,MIN的性能分析说明接收概率大大增加,并且平均通路长度与唯一通路MIN的通路长度相近。     

HCH-立方体的Hamilton连通性

新型并行计算系统的研制依赖于对新型互连网络结构及其性质的研究。超立方体及其变型——交叉立方体具有优点,也具有缺点。文献[1]给出了在超立方体与交叉立方体的顶点之间的一种连接——超连接,从而得到了一种称为HCH-立方体的互连网络,文章证明了当n≥4,HCH-立方体任意两个顶点之间存在Hamilton路径,即HCH-立方体是Hamilton连通的,而超立方体不是Hamilton连通的。这表明HCH-立方体具备了交叉立方体在Hamilton连通性方面的性质。文章还给出了在n维HCH-立方体中构造任意两个顶点之间Hamilton路径的算法,该算法的时间复杂度为O(N),其中N=2n,为n维HCH-立方体的顶点个数。     

一种面向高性能计算机的超节点控制器的研究

传统高性能计算机的节点由一个处理单元和一个节点控制器组成.为了有效地维护高速缓存一致性,处理单元中的处理器个数会非常有限.因此一台具有千万亿次处理能力的高性能计算机将会有上万个节点,这对互连网络的延迟和带宽都提出了非常高的要求.超节点控制器能够同时连接多个处理单元构成一个超节点,这能够减小互连网络的规模,从而降低互连网...     

Torus连接Petersen图互连网络及路由算法

可扩展性和短直径是设计大规模并行计算机系统互连网络的两个重要因素.基于Petersen图的短直径和正规性和Torus拓扑结构的可扩展性,提出了一种新的互连网络拓扑结构,称为Torus连接Petersen图互连网络.该互连网络拓扑结构具有短直径、正规性、对称性和良好的扩展性.网络节点采用混合编码方法,使得路由算法设计简单.分别设计了基于混合编码的单播、广播路由算法.分析表明提出的互连网络具有较好的拓扑性质.     

基三分层互连网络及其路由算法设计

从降低节点度、减少网络链路数和缩短网络直径的角度出发,提出一种新型的互连网络结构--基三分层互连网络,深入地研究了该网络的静态度量并和2-D Mesh做了相应的比较.针对基三分层互连网络提出了一种使消息沿两节点间确定路径传递的分布式确定路由算法DDRA.该算法充分利用基三分层互连网络的层次特性,不需要构建路由表,且算法实现简单,路由效率高,且易于硬件实现.     

一种扩展的OTIS-Mesh网络结构的研究

OTIS-Mesh网络是一种以Mesh为因子网的层次互连网络结构,具有许多良好的性质,解决了互连网络的通信瓶颈问题.然而研究其性质发现,OTIS-Mesh网络结构不完全对称,因此开发基于OTIS-Mesh网络结构的一些算法并不简单.为了解决这一问题,提出了一种扩展的OTIS-Mesh网络结构,并研究了其主要性质和路由算法.通过与OTIS-Mesh网络的分析比较表明,扩展的OTIS-Mesh网络更具有对称性,且具有更好的拓扑性质.     

微型机局域网专题讲座(三)

有了局域网以后,人们还关心另外一个问题:如何实现网络之间的通信。网络之间的互连可以分为三种类型:两个或几个同类型局域网的互连,不同局域网之间的互连,还有局域网和远程网之间的互连。在国家有了远程网之后,从实用角度看,后面一种互连形式更使人感兴趣。一、相同类型局域网之间的连接相同型型局域网之间的连接似乎是不值一提的,因为这样连成的系统仍然是这一名称的网络。但是,     

全互连立方体网络的并行处理系统中的应用

提出一种应用于大规模并行处理系统的结点度等于常数的递归多级分层互连网络,称为全互连立方体网络（fully connected cubic network,FCCN）。FCCN具有可扩展性好、延伸性能好等优点,一个m-FCCN可以由8个（m－1）－FCCN递归得到,FCCN网络的结点度与网络的规模大小无关等于常数4,网络的直径和平均结点距离都与结点数的立方根成正比,提出FCCN中的简单路由算法,并将FCCN互连网络结构在大规模光电混合处理系统中进行应用,通过实际计算结果证明FCCN具有比较高的并行处理效率。     

虫孔网络中的自适应路由算法

互连网络是大规模并行计算机的重要组成部分,路由算法是其中决定网络性能的重要因素,自适应路由算法视网络工作状态可以在源到目的结点之间存在的多条路径中选择合适的一条传送消息,因此选径的灵活性和通道利用率高,提高了网络效率,增强了网络容错能力。文中在直接网络结构基础上对采用虫孔路由的自适应算法进行讨论,给出了一个总结综述。     

全互连立方体网络在并行处理系统中的应用

提出一种应用于大规模并行处理系统的结点度等于常数的递归多级分层互连网络 ,称为全互连立方体网络 (fully connected cubic network,FCCN) .FCCN具有可扩展性好、延伸性能好等优点 .一个 m- FCCN可以由 8个(m - 1) - FCCN递归得到 ,FCCN网络的结点度与网络的规模大小无关等于常数 4,网络的直径和平均结点距离都与结点数的立方根成正比 .提出 FCCN中的简单路由算法 .并将 FCCN互连网络结构在大规模光电混合处理系统中进行应用 ,通过实际计算结果证明 FCCN具有比较高的并行处理效率     

一种分割总线分布式多处理机结构的分析和性能研究

本文提出了一种作为实现分割总线结构概念最简单形式之一的分布式多处理机结构方案。系统包含多个处理机结点,各通过两个端口和三个双向开关连接到环形总线上。文章叙述了本系统的互连拓扑、控制方式和路径算法,还对系统的性能进行了理论分析和模拟研究,用以说明分割总线对改善分布式多处理机系统性能的良好作用。分析结果表明,一个带有6个以上结点的分割总线环形网络,其性能将比简单的环形网络提高至3倍或更多。这一结论得到模拟实验结果的证明。     

基于分布式遗传算法以太无源光网络设计

针对以太无源光网络中各个光网络单元连接到光分配网络,再将光分配网络连接到光线路终端的全部通信费用为最小的问题,介绍了分布式遗传算法（DGA）,该算法在分群操作的基础上,根据每个子群进化的优劣程度动态地划分子群大小、控制子群间个体的迁移方向,采用分布式遗传算法对以太无源光网络进行设计建模,利用分布式遗传算法使路径搜索更快,更好的收敛于最优的特点,使得光分配网连接到光线路终端的路径和为最小,解决了降低网络通信费用的问题。     

无缓冲光互连网络的延时性能分析及优化

针对当前高性能计算机光互连网络中光缓冲不易实现的问题,提出一种无缓冲的光互连网络结构BOIN,在对网络结构进行建模和分析的基础上,研究网络的传输延时随不同输入负载和网络规模而变化的规律,给出在一定互连总规模和输入负载下,网络延时达到最小值时网络拓扑结构所必须满足的条件。模拟实验证明了该结果的正确性。     

基于Clos网络的高阶路由器结构

路由器为高性能互连网络的关键组成部分，利用高阶路由器可灵活构建网络直径低、路由路径丰富、容错性能高的拓扑结构。分层结构将整个路由器分成多个子交叉开关实现，子交叉开关规模较小，典型实现为子交叉开关的数量等于路由器端口数，每个子交叉开关对应一个输入/输出端口。分层结构每个子交叉开关的输入和输出都设有缓冲区，导致分层结构路由器内部有大量缓冲区，扩展性受限。网络结构将用于构建系统的网络拓扑实现在片内，如通过网格、全互连或胖树连接较小的交换机，并通过集成电路技术实现在一个路由器中，对外表现为一个高阶路由器。网络结构成本低，构建系统网络后除了要考虑系统网络拓扑的性能，还需要考虑路由器本身的路由问题。提出基于Clos网络的分层结构路由器，综合了传统分层结构高性能和网络结构低成本的优点，并提出2种Clos网络的调度算法，在均匀流量模式下接近100%带宽，RTL综合评估其实现最多减少面积25.9%。     

BC互连网络及其性质

提出一种称为一一对应连接（BC）图的互连网络族，使其包含超立方体、交叉立方体和Mobius立方体作为基具子集，同时又使其具有与超立方体、交叉立立体和Mobius立方体相同的对数级的直径和顶点度数、最高连通（容错）度和相同的可诊断性等性质，从而使对超立方体及与其结构相似的大量互连网络的某些性质的研究合而为一，证明了BC互连网络族中包含一类Hamilton连通图并给出了BC互连网族中的图的直径的一个猜想。