浅谈互连网络的通信与wormhole寻径

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1、浅谈互连网络的通信与wormhole寻径浅谈互连网络的通信与hole寻径对于大规模问题求解时，要求很高的计算求解的速度，电子技术的发展曾使计算机的运算速度获得惊人的提高，但现在已接近电子传输的物理极限，传统的大型机和向量巨型机由于自身物理因素和工艺水平的限制，在性能上很难进一步达到要求。因此，传统计算机的串行结构是阻碍速度提高的关键因素，并行处理技术就成了进一步提高性能的主要途径。　　并行处理技术是并行计算机的关健技术，它涉及的范围很广，包括并行结构、并行算法、并行操作系统、并行语言及其编译系统等，其中并行结构是关键因素。　　计算机根据指

2、令流和数据流是单一的还是多个的进行分类，并行处理机可以分为SIMD（单指令流多数据流）和MIMD（多指令流多数据流）两大类。SIMD比较专用，世界上装用的数量并不多，MIMD则应用广泛，发展出多种类型。MIMD可进一步划分为以下五种类型：并行向量处理机（PVP）、对称多处理机（SMP）、大规模并行处理机（MPP）、分布共享存储器（DSM）多处理机、机群系统（COPP计算机组成的关键部分互连网络的结构，并对hole寻径技术展开分析和讨论。　　1基本术语与性能指标　　1.1消息、包和片　　消息（Message）是在多计算机系统的处理接点之间传

3、递包含数据和同步消息的信息包。它是一种逻辑单位，可由任意数量的包构成。包（Packet）的长度随协议不同而不同，它是信息传送的最小单位，64-512位。片（Flit）的长度固定，一般为8位。1.2互连网络技术指标　　互连网络用来在多计算机系统的处理结点之间传递消息。互连网络性能的两个重要指标是传输时延（TransmissionLatency）和吞吐量（Throughput）。吞吐量指系统在每秒内发送或接收到的消息的字节数，它取决于节点的体系结构和通信机制。传输时延主要有三个部分组成：　　一个消息的传输时延：从它在源结点进行发送初始化到它在

4、目的结点完整的被接收所耗费的时间。一个网络的传输时延：在一定条件下发送消息的平均时延。　　网络的吞吐量：单位时间内网络所能传输的消息数目或长度。　　.L.　　图1hole寻径　　2ulticast和Broadcast。允许寻径器复制消息包的片并把它们从多个输出通道输出。　　由于hole技术淡化了路径长度对网络性能的负面影响，使人们有希望采用简单、规整的低维网格结构来实现高性能的大规模并行处理（MPP）互连网络。所以，hole技术已被广泛用于MPP互连网络中，并收到了较好的效果。　　3虚拟通道与死锁　　对于hole寻径方式最重要的问题在于防

5、止消息传递的阻塞和死锁。一个消息有可能在一个向相反方向传递的消息后阻塞，如图2所示。　　　　图2.　　图3虚通道示意图　　在图3所示的虚通道示意图中，两个虚通道共用一个物理通道，实现了物理通道的时分复用，从而解决了阻塞的问题。在虚拟通道中，一条物理通道在逻辑上分成两个传输方向相反的通道，每一个虚拟通道为单向且有自己的缓存区；一条物理通道上的虚拟通道逻辑上被划分成多个虚拟通道，这些虚拟通道共享这条物理通道发送或接收信息。由于虚拟通道能够有效的减小冲突和阻塞，因此为增强性能和设计非死锁的寻径算法方面，在多计算机系统尤其是MPP中使用的非常频繁

6、。　　综上所述，hole技术的通道具有共享性好，灵活的连接方式，较高的吞吐率等优点。在hole技术中，对通道的预约和释放是结合在一起的一个完整过程。当占有一段新的通道后，将立即释放用过的一段旧通道，充分考虑多个数据包对通道资源的共享。数据包经过的每一段通道既不在数据包到达之前预约，也不在数据包通过之后继续占有，仅仅在数据包到达时才被使用。对于某一段通道来讲，在数据包到达之前它不必空闲等待，当数据包经过之后它立即可以为其它数据包所利用。　　4避免死锁的hole寻径方式　　4.1维序寻径　　维数排序路由是一种确定的hole寻径方式，它规定了消

7、息传递时所选择的路径的维数即方向的顺序。这种网络的维数按照时限定好的单调的顺序排序。消息首先在最高维或最低维进行置换，直到它在这一维的方向上到目的节点的距离为0，然后消息再在一个相邻的维上进行交换，重复这个过程，直到该消息抵达目的节点。所有的消息不会反向传送，不会形成循环，因此就保证了死锁的避免。　　维数排序路由将最短路径分布在整个网络中，这样同时均衡分布了网络的通信量。对于不对称工作量的网络来说，有些通道就会比其他通道繁忙得多，而由于这种算法将路径限制在一个固定的通道上，即使在冲突或网络发生错误的情况下也不能够分散流量。对于所有的确定的

8、hole寻径方式中，都存在这个问题。因此，这是确定的hole寻径方式的局限性。　　（下转第591页）　　4.2转向模型（TurnModel）　　转向模型开创了避免死锁的自适应算法新方向。它要求