光互連網(wǎng)絡(luò)通信模式及通信協(xié)議研究.pdf

1、并行計(jì)算機(jī)是高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重要研究方向，大規(guī)模并行機(jī)的關(guān)鍵是需要高效、快速、大容量的互連網(wǎng)絡(luò)，所以改善并行計(jì)算機(jī)性能的關(guān)鍵問(wèn)題是設(shè)計(jì)高性能的互連網(wǎng)絡(luò)。電互連網(wǎng)絡(luò)不僅存在著“瓶頸效應(yīng)”、運(yùn)算速度有限、時(shí)鐘歪斜、互連帶寬受限等問(wèn)題，而且從工藝上也是無(wú)法解決的。由于光信號(hào)具有并行、高速和可在空間交叉互連等特點(diǎn)，所以光互連網(wǎng)絡(luò)可以克服電互連網(wǎng)絡(luò)的以上種種限制并且無(wú)電磁干擾問(wèn)題，能大大提高運(yùn)算的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此研究光互連網(wǎng)絡(luò)具有重大的現(xiàn)實(shí)

2、意義。 本文首先分析了光互連網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及各種通信模式。然后，重點(diǎn)討論了在光多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)中無(wú)串?dāng)_的實(shí)現(xiàn)通信模式的調(diào)度問(wèn)題，給出了基于時(shí)域法的無(wú)串?dāng)_的實(shí)現(xiàn)置換路由的三種調(diào)度算法，討論了算法的時(shí)間復(fù)雜度以及所需要的調(diào)度次數(shù)的上界。其次，解決了在Butterfly中如何無(wú)串?dāng)_的實(shí)現(xiàn)置換路由的問(wèn)題，然后，又將該結(jié)果推廣到任意通信模式，討論了它們的無(wú)串?dāng)_通信問(wèn)題。再次，分析和比較了現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)中的分布式波長(zhǎng)預(yù)留協(xié)議，提出改進(jìn)的策略。最后

3、，對(duì)提出的協(xié)議用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件NS2進(jìn)行了模擬，證明改進(jìn)的波長(zhǎng)預(yù)留協(xié)議可以降低阻塞率。 本文的主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1、分析光互連網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，包括光互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、參考模型、分類和研究熱點(diǎn)等。對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的諸如單播、組播、廣播、選播和置換路由等通信模式進(jìn)行深入的理論探討。 2、給出了Banyan網(wǎng)絡(luò)的一些性質(zhì)及實(shí)現(xiàn)置換路由的沖突次數(shù)及發(fā)生沖突的充要條件，并且給出了基于時(shí)域法的無(wú)串?dāng)_的實(shí)現(xiàn)置換路由的三種

4、調(diào)度算法，討論了算法的時(shí)間復(fù)雜度以及所需要的調(diào)度次數(shù)的上界。 3、解決了在Butterfly中如何無(wú)串?dāng)_的實(shí)現(xiàn)置換路由的問(wèn)題，然后，又將該結(jié)果推廣到任意通信模式，討論了它們的無(wú)串?dāng)_通信問(wèn)題。 4、分析和比較了現(xiàn)有的分布式波長(zhǎng)預(yù)留協(xié)議SIR和DIR協(xié)議，指出了其中存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的策略SDIR協(xié)議。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的波長(zhǎng)預(yù)留協(xié)議可以降低阻塞率。 5、介紹了著名的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件NS2在不同操作系統(tǒng)下的