光互連網(wǎng)絡通信模式及通信協(xié)議研究.pdf

1、并行計算機是高性能計算機領域的重要研究方向，大規(guī)模并行機的關鍵是需要高效、快速、大容量的互連網(wǎng)絡，所以改善并行計算機性能的關鍵問題是設計高性能的互連網(wǎng)絡。電互連網(wǎng)絡不僅存在著“瓶頸效應”、運算速度有限、時鐘歪斜、互連帶寬受限等問題，而且從工藝上也是無法解決的。由于光信號具有并行、高速和可在空間交叉互連等特點，所以光互連網(wǎng)絡可以克服電互連網(wǎng)絡的以上種種限制并且無電磁干擾問題，能大大提高運算的準確性和穩(wěn)定性。因此研究光互連網(wǎng)絡具有重大的現(xiàn)實

2、意義。 本文首先分析了光互連網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀及各種通信模式。然后，重點討論了在光多級互連網(wǎng)絡中無串擾的實現(xiàn)通信模式的調(diào)度問題，給出了基于時域法的無串擾的實現(xiàn)置換路由的三種調(diào)度算法，討論了算法的時間復雜度以及所需要的調(diào)度次數(shù)的上界。其次，解決了在Butterfly中如何無串擾的實現(xiàn)置換路由的問題，然后，又將該結果推廣到任意通信模式，討論了它們的無串擾通信問題。再次，分析和比較了現(xiàn)有的光網(wǎng)絡中的分布式波長預留協(xié)議，提出改進的策略。最后

3、，對提出的協(xié)議用網(wǎng)絡模擬軟件NS2進行了模擬，證明改進的波長預留協(xié)議可以降低阻塞率。 本文的主要研究工作及創(chuàng)新點如下： 1、分析光互連網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀，包括光互連網(wǎng)絡的拓撲結構、參考模型、分類和研究熱點等。對網(wǎng)絡中存在的諸如單播、組播、廣播、選播和置換路由等通信模式進行深入的理論探討。 2、給出了Banyan網(wǎng)絡的一些性質(zhì)及實現(xiàn)置換路由的沖突次數(shù)及發(fā)生沖突的充要條件，并且給出了基于時域法的無串擾的實現(xiàn)置換路由的三種

4、調(diào)度算法，討論了算法的時間復雜度以及所需要的調(diào)度次數(shù)的上界。 3、解決了在Butterfly中如何無串擾的實現(xiàn)置換路由的問題，然后，又將該結果推廣到任意通信模式，討論了它們的無串擾通信問題。 4、分析和比較了現(xiàn)有的分布式波長預留協(xié)議SIR和DIR協(xié)議，指出了其中存在的問題，并在此基礎上提出改進的策略SDIR協(xié)議。試驗結果表明，改進的波長預留協(xié)議可以降低阻塞率。 5、介紹了著名的網(wǎng)絡模擬軟件NS2在不同操作系統(tǒng)下的