向量处理机9_基本的多级互连网络_计算机系统结构

不同的多级互连网络,在所用的交换开关、拓扑结构和控制方式上各有不同。

一 交换开关是具有两个入端和两个出端的交换单元,用作各种多级互连网络的基本构件。无论入端和出端, 如果令居于上方的都用 i 表示,居于下方的都用 j 表示,则可以定义下列4种开关状态或连接方式:

向量处理机9_基本的多级互连网络_网络数据_02

如图所示:

向量处理机9_基本的多级互连网络_分级控制_03​​​​​​​

这里悬空表示断开, 不能用。

只有前两种功能的称二功能交换单元, 有全部四种功能的称四功能交换单元。 

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二  拓扑结构是各级间出端与入端互连的模式。 

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三 控制方式是对各个交换开关进行控制的方式, 以多级立方体网络为例, 它可以有3种:

  1. 级控制——同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。
  2. 单元控制——每一个开关都由自己独立的控制信号控制,可各自处于不同的状态。
  3. 部分级控制——第 i 级的所有开关分别用 i+1 个信号控制, 0<= i <= (n-1),n 为级数。

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1. 多级立方体网络

多级立方体网络有STARAN 网络(斯塔兰)、间接二进制 n 方体网络。 以8个处理单元为例,其普遍结构如图6-18所示。 它们的共同特点是: 第i级(0<=i<=(n-1) )交换单元处于交换状态时,实现的是  向量处理机9_基本的多级互连网络_计算机系统结构_04互连函数, 且都采用二功能交换单元。  STARAN和间接二进制 的差别仅在于控制方式上,STARAN网络采用级控制(称交换网络) 和部分级控制(其中可实现移数功能的称移数网络), 而间接二进制 n 方体网络用单元控制。 因此, 间接二进制具有更大的连接灵活性。

 向量处理机9_基本的多级互连网络_计算机系统结构_05

2. 多级混洗交换网络 

此网络又称为omega网络(欧米伽网络), 如图6-19所示。它由n级相同的网络组成,每一级都包含一个全混拓扑和随后一列向量处理机9_基本的多级互连网络_多级_06 个四功能交换单元, 采用单元控制方式。比较图6-18和图6-19,可以发现, omega网络中各级编号的次序与多级立方体网络正好相反。 如果把omega网络的入端和出端位置对调, 它就等同于间接二进制n方体网络。 因此,

omega网络与间接二进制n方体网络只有两点差别:

  • omega网络数据流向是级号n-1, n-2, ...,1, 0 用四功能交换单元
  • 间接二进制的数据流向相反,是级号0, 1, ..., n-1, 用二功能交换单元。

向量处理机9_基本的多级互连网络_多级_07​​​​​​​

3.多级PM2I 网络

它包括有: 数据变换网络(Data. Manipulator) , 强化数据变换(Augmented Data. Manipulator. ADM)。

多级PM2I网络的结构图较复杂, 本文不展示了。

4.基准网络

图6-21 所示是N=8的基准网络。它与二进制立方体网络的逆网络相似, 只是在第1级的级间连接不同。它采取从输入到输出的级间互连为恒等、逆全混、子逆全混和恒等置换, 所用交换单元均为二功能的, 采取单元控制。

向量处理机9_基本的多级互连网络_计算机系统结构_08

基准网络在多级网络中可作为中间介质, 模拟一种网络的拓扑和功能。