高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、信息化概念深入人心的今天，數(shù)據(jù)傳輸速度快、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、系統(tǒng)性能好已成為人們對高性能計(jì)算最迫切的要求。路由芯片的帶寬和鏈路技術(shù)隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展不斷提高，傳統(tǒng)的高性能互連網(wǎng)絡(luò)成為制約高性能計(jì)算系統(tǒng)性能進(jìn)一步提升的關(guān)鍵因素。為了更好的應(yīng)對性能和規(guī)模的挑戰(zhàn)，人們提出使用高階路由器解決傳統(tǒng)的高性能互連網(wǎng)絡(luò)的制約。但是，隨著路由芯片端口數(shù)的增加，傳統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的需求，人們不得不進(jìn)一步考慮互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題。因

2、此，基于高階路由芯片的高性能互連網(wǎng)絡(luò)，如何充分利用高階路由器提供的豐富鏈路端口，設(shè)計(jì)帶寬擴(kuò)展均衡、網(wǎng)絡(luò)直徑小、對稱性好、互連成本低的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是高階互連網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。基于上述問題，本文的研究內(nèi)容從以下四個方面展開：
　　1.深入了解高階路由芯片和互連網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，對高階路由芯片及高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，分析總結(jié)了高階路由器對互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響和低階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用高階路由器的局限性，為設(shè)計(jì)高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3、結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
　　2.針對調(diào)研高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的結(jié)果著重分析了三個典型高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fat tree、Flattened Butterfly和Dragonfly，這三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均不同程度地利用了高階路由器和傳統(tǒng)低階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，如k元n立方體、Butterfly等，在理論分析的基礎(chǔ)上通過互連網(wǎng)絡(luò)模擬器xNetSim進(jìn)行評測。結(jié)果表明這三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅能夠支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)而且有效減少了網(wǎng)絡(luò)直徑，降低了網(wǎng)

4、絡(luò)延遲。但是在擴(kuò)展性、二分帶寬、成本開銷等方面仍然存在不足。
　　3.針對典型高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在的不足，提出了一種新的可擴(kuò)展高階互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)SuperStar，不僅對SuperStar的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析而且研究了結(jié)構(gòu)的拓展變形，并針對SuperStar網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了兩種路由算法。通過xNetSim模擬器平臺進(jìn)行了SuperStar與其他高階拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能比較以及SuperStar在不同路由算法下的性能比較。
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