靜態互連拓撲的設計空間是什麼?


在靜態網路中,輸入和輸出節點之間的連線是固定的,無法修改。靜態互連網路無法重新配置。這種網路的例子包括線性陣列、環形、弦形環、樹形、星形、胖樹形、網格、環遊、 systolic arrays 和超立方體。靜態互連拓撲的設計空間如圖所示。

線性陣列

這是最基本的互連設計。在這個設計中,處理器連線在一個線性的一維陣列中。第一個和最後一個處理器連線到一個相鄰的處理器,中間的處理元件連線到兩個相鄰的處理器。它是一個一維互連網路。

環形

這是一個簡單的線性陣列,其中端節點連線在一起。它類似於具有環繞連線的網格。環形中的資料傳輸通常是單向的。

星形

星形連線是另一種簡單且低成本 (C=N-1) 的拓撲結構,如圖所示,它與線性陣列具有相同的較差的二分寬度 (B=1) 和弧連線性 (A=1) 引數,但直徑得到了顯著改善 (D=2)。

樹形互連網路

在樹形互連網路中,處理器按完整的二叉樹方案組織。

胖樹形

它是樹形網路的改進版本。在這個網路中,邊緣的頻寬朝著根部提高。這是對普通樹木的更合理的模擬,其中樹枝向根部加深。

二維網格

這是一個二維網路。在這個網路中,所有處理元件都組織在一個二維網格中。第 i 行第 j 列的處理器用 **PEi,j** 表示。

角上的處理器可以連線到兩個最近的鄰居,即 **PE0,0** 可以連線到 **PE0,1** 和 **PE1,0**。邊界上的處理器可以連線到 3 個相鄰的處理單元,即 **PE0,1** 可以與 **PE0,0、PE0,2** 和 **PE1,1** 互動,內部的處理器可以連線到 4 個相鄰的處理器,即 **PE1,1** 可以連線到 **PE0,1、PE1,0、PE1,2** 和 **PE2,1**。

三維立方體

這是一個三維互連網路。在這個網路中,PE 按立方體結構組織。

超立方體

超立方體互連網路是立方體網路的擴充套件。對於 n ≥ 3,超立方體互連網路可以遞迴地表示如下:

對於 n = 3,它是立方體網路,其中節點被賦予 0、1…7 的二進位制編號。換句話說,其中一個節點被賦予標籤 000,另一個被賦予標籤 001……最後一個節點是 111。

因此,如果任何兩個節點的標籤只在一個位置不同,則任何節點都可以與任何其他節點連線,例如,標籤為 101 的節點可以直接連線到 001、000 和 111。

完全連線網路

從網路直徑 (D=1) 的角度來看,這種拓撲結構是理想的,因為任何兩個節點都是直接連線的。成本 (C=N(N-1)/2) 和節點度 (d=N-1) 引數在構建基於這種拓撲結構的大規模平行計算機時是難以承受的。

更新於:2021年7月23日

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