1、2 SIMD计 算机的互 连 网 络n 互连网络 是一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络，用于实现计算机系统内部多个处理机或多个功能部件之间的相互连接。n 在 SIMD计算机中，处理单元与处理单元或存储分体之间要通过互连网络进行信息交换。互连网络的作用n 用来实现 计算机系统内部 多个处理机或多个功能部件之间的相互连接。n 互连网络已成为并行处理系统的核心组成部分。n 互连网络对整个计算机系统的性能价格比有着决定性的影响。磁盘SM1 SM2 SMmIPMNCnPnLMC1P1LMIPCN PION磁带打印机终端网络(共享存储器 )(共享 I/O与外设 )具有本地存储器、私有高速
2、缓存、共享存储器和共享外围设备的一般处理机系统的互连结构互连网络的特性n 互连网络 通常是用有向边或无向边连接有限个结点的组成n 互连网络的 主要特性 有：n 网络规模 ：网络中结点的个数n 结点度 ：与结点相连接的边数称为结点度。包括入度和出度。进入结点的边数叫 入度 ，从结点出来的边数则叫 出度n 距离 ：两个结点之间相连的最少边数n 网络直径 ：网络中任意两个结点间距离的最大值。用结点间的连接边数表示n 结点间的线长 ：两个结点间连线的长度。用米、公里等表示n 对称性 ：从任何结点看到拓扑结构都是一样的网络称为对称网络。对称网络比较易实现，编程也较容易。互连网络在传输方面的主要性能参数n
3、 频带宽度 (Bandwidth)： 互连网络传输信息的最大速率。n 传输时间 (Transmission time)： 等于消息长度除以频宽。n 飞行时间 (Time of flight)： 第一位信息到达接收方所花费的时间。n 传输时延 (Transport latency)： 等于飞行时间与传输时间之和。n 发送方开销 (Sender overhead)： 处理器把消息放到互连网络的时间。n 接收方开销 (Receiver overhead)： 处理器把消息从网络取出来的时间。n 一个消息的总时延可以用下面公式表示：总时延发送方开销飞行时间消息长度 /频宽接收方开销例 7.1：假设一个网
4、络的频宽为 10Mb/S， 发送方开销为230us， 接收方开销为 270us。 如果两台机器相距100米，现在要发送一个 1000字节的消息给另一台机器，试计算总时延。如果两台机器相距 1000公里，那么总时延为多大？n 解：光的速度为 299792.5KM/S， 信号在导体中传递速度大约是光速的 50，相距 100米时总时延为：n 相距 1000公里时的总时延为：目录n 互连网络的设计目标及互连函数n 互连网络应抉择的几个问题n 基本的单级互连网络n 基本的多级互连网络n 全排列网络互连网络的设计目标 n 结构不要复杂，降低成本； n 互连灵活，满足算法和应用的需要；n 处理单元间信息交换所需最大传送步数要尽量少，提高速度；n 互连网络采用规整单一的基本构件组成；模块化，可扩充性；n 互连网络的标准化互连网络应抉择的几个问题n 操作方式n 控制策略n 交换方法n 网络的拓扑结构
