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互联网结构
利用上述的基本互联函数,可以构成单级互联网、多级互联网和计 洗,所以其最大距离为 2n-1。
基本的循环互联网和多级互联网
单级互联网络只能实现有限几种基本连接,并不能实现任意处理器之间的 互联,为实现任意处理器之间的互联,可以对单级互联网采取下面两种基本方法 实现。一 种是将同一套单级互联网循环使用,组成循环互联网络;另一种是将 多套单级互联网串联使用,组成多级互联网。在此基础上还可以将多级互联网循 环使用。
。入端传送寄存器DTR和出端传送寄 存器DTR除了各自与处理器PE〜PE相连,分别接收和送出数据外,在不同 的循环中还可以通过多路MUX向单级互联网络送入DTR数据,或送入在上一循 环中的DTR ,以便作为下一次循环的输入。这种循环互联网络与多级互联网络 相比,节省0了重复的设备,但加长了通过时间,并对网络控制部分提出了较高的 要求。
多级互联网络与循环互联网络相比,虽然增加了设备和成本,但因缩短了通 过时间而提高了速度。而且,还可以利用上述各种单级互联网络进行不同的组合, 产 生具有各种特性和连接模式的多级互联网络,所以灵活性好。目前由于器件 价格已有了明显下降,在绝大多数并行处理机系统中都采用多级互联网络。
最基本的多级互联网络就是与上述 3 种单级互联网络相对应组成的多级立 方体互联网络,多级混洗交换网络和PM21网络。先讨论8个入端和8个出端情 况,级数为3,然后再扩大讨论N个入端,N个出端,级数为n=log N的情况, 形成更多级的互联网络。 2
实现各种多级互联网络的区别就在于所用开关模块、控制方式和拓扑结构 (级间连接模式)三个因素不同。
开关模块是交叉开关网络和多级交换网的基本构件,最简单的开关模块是 2X2开关。。这种交叉开关可以有2个入 端, 2个出端。它可以有2种连接模式:直连和交叉,也可以有四种连接模式: 直连、交叉、上播和下播,图中画出了 2X2交叉开关的连接模式。这种开关模 块每一个 输入可与一个或两个输出相连,当有两个输入而只有一个输出是不允 许的。进一步扩大有一个aXb开关模块,它有a个输入和b个输出,理论上a 和b不一定要相等,实际a
和b经常为2的整数次幂。即有a=b=2k,K±l。如 有2X2,4X4等,同样,这种开关模块每一个输入可与一个或多个输出相连, 当有多个输入而有一个输出是不允许,的。因为输 出端必须避免冲突。
2X2交叉开关连接模式
控制方式是对各个开关模块进行控制的方式,它可以有3种:级控制—— 每一级的所有开关只用一个控制信号控制,同时只能处于同一种状态:单元控制 ——每一个开关都有自己单独的控制信号控制,可各自处 于不同的状态;部分 级控制 第i级的所有开关分别用i+1个信号控制,OWiWn-1,n为级数。
拓扑结构是指各级之间出端和入端相互连接的规则或连接模式,也就是,在 (P262 )中描述的单级互联网的那些连接模式都可以被利用来进行不同组 合,构成多种不同的连接特性的多级互联网。下面介绍常用的多级互联网
多级立方体网。 它是由多个单级立方体网组成,下面仍以8个处理器 为例进行说明,。它的特点是第i级 (OWiWn-1),交换单元控制信号为“ 1”时,处于交换状态时,实现的是Cube. 互联函数,当该信号为“0”时,相应单元处于直连状态代码不变,它们都采用1 两个功能(直接、交换)的交换单元,常用的多级立方体网有STARAN网,间接 二进制n方体网等。两者差别在于控制方式不同,STARAN网采用级控和部分级 控方式,而间接n方体网用单元控制,从而有更大灵活连接特性。
在STARAN网中,当控制信号为001时,意味着(末位)第0级,所有交换 开关处于交换状态,出端号在入端号第0位变反,
入端排列:01: :23: :45: :67: 出端排列:10: :32: :54: :76:
当控制信号为111时,实现全交换又称镜像交换,完成对8个处理器的一组 8元交换,变换图像:
入端排列:0 1 2 3 4 5 6 7
出端排列:7 6 5 4 3 2 1 0
n
4
2
ifi
N=S多级立方体互联關
在间接二进制n方体网中控制方式为单元控制,如实现1—5时则A直连F 直连J交换即可完成这个操作。STARAN网络用在STARAN相联处理机的多维 访 问存储器与