Yi Zhu - Взаимосвязь сети синтеза и оптимизации

I.4 Обзор сетевых топологий

В взаимосвязаной сети топология сети относится к статическим расположенным каналам и узлам[14]. Выбор топологии играет важное значение для взаимосвязь сети синтеза, а топология не только связанна с типом сети, но и деталями, такими как основанием маршрутизаторов и пропускной способностью. Таким образом, мы должны выбрать топологию, исходя из стоимости и производительности.
В литературе описаны различные виды тополоний которые возможно применять.

Рисунок I.1 – Топологии сетей

В основном выделяют такие класические топологии:

1. Шина: Шина основана на сетевой топологии, в которой набор клиентов подключаются через общие линии связи (рисунок I.1 (а)). Сети основанные на шинной технологии представляют собой простой способ подключения нескольких клиентов, но часто возникают проблемы, когда два клиента хотят передать в то же время на одной и той же шине. Технологии шины легко осуществлять и расширять, она потребляют меньше кабелей и поэтому дешевле, чем в другие топологии. Исходя из вышесказанного функциональность шины как правило, подходит для временных или небольших сетей, и сетей которые не требуют высокой скорости.

2. Звезда: Сеть звезда состоит из одного центрального коммутатора, концентратора или компьютера, который действует в качестве посредника для передачи сообщений (рисунок I.1 (б)). Топология звезда снижает вероятность отказа сети, поскольку все системы подключены к центральному узлу. По сравнению с шиною, звезда имеют более высокую производительность, хорошую изоляцию каждого устройства, и легко масштабируется путем изменения потенциала центрального хаба. С другой стороны, самый большой недостаток звезд – высокая зависимость от центрального узла.

3. Кольцо: Кольцевая сеть – сетевая топология, в которой каждый узел соединен ровно с двумя другими узлами, образуя таким образом круговой путь сигнала (рисунок I.1 (с)). Это очень упорядоченная сеть, в которой каждое устройство имеет доступ и возможность передачи. Она также работает лучше, чем топология звезда даже при большой нагрузке, а сетевой сервер не требуется. Однако, неисправность одной станции или неполадки с портом могут создать проблемы для всей сети. Кроме того, перемещение, добавление или изменение устройства могут влиять на сеть.

4. Ячейка: Сеть типа ячейка отличается тем, что каждый компьютер или сетевое устройство соединено со всеми другими, что позволяет доставить передачу, даже если одно из устройств выйдет из строя. В полной ячеистой сети, все узлы связаны друг с другом, такая сеть является полностью подключенной (рисунок I.1 (d)). В частично ячеистой сети, некоторые из узлов соединены более чем с одним узлом в сети «точка-точка ссылка» – это дает возможность воспользоваться некоторыми преимуществами, которые возможны только в польностью физически связанной сетевой топологии без лишних расходов и сложности, необходимых для связи между каждыми узлами в сети.

5. Дерево: Древовидная сеть состоит из узлов топологии звезда, которые подключены к коммутаторам/концентраторам, каждый из которых подключен линейно к основной шине (рисунок I.1 (е)). В древовидной сети, мы можем использовать систему точка-точка для отдельных сегментов. Она поддерживается некоторыми аппаратными и программными продавцами. Тем не менее, общая длина каждого сегмента ограничена в использовании типом кабеля. Одним из недостаткой дервовидной сети является надежность: если повредить основу линии, весь сегмент выходит из строя.

Среди этих топологий, топология ячейки широко используются в традиционной сети, в силу простого подключения, легкой маршрутизации и большой совместимости[11]. Кроме того, высокотехнологичные маршрутизаторы становятся все более и более доступней[12], поетому есть возможность применять топологии с большим количеством узлов, k- n-мерные сети[11].

Есть и другие типы сетевых топологий: граф де Брейна [15], Каутца, Циркулянта, «маслянистый» граф, пирамиидальный граф и сети Клоса [10]. Все они основаны на регулярных топологиях, которые могут быть получены в различными способами. В последнее время появилась архитектура on-chip и суперкомпьютеры, и были разработаны новые варианты классической топологии, например, «маслянистый» грав в NoC[33]
и высоким основанием сложенном Клоса с боковыми ветвями для суперкомпьютеров[47]. Они обладают дирент свойствами и дирент преимуществами / недостатками.

В литературе эти топологии были предложены и применяются индивидуально. В дирент тематических исследованях никто не сделал всестороннее сравнение с использованием реальных приложений. В этой работе, мы можем оценить большое количество дирент сетевых топологий, кроме упомянутых выше. Схема генерации топологии будет подробно описана в разделе III.3.B.

Список использованной литературы

[10] C. Clos. A study of non-blocking switching networks. Bell System Technical Journal, 32(5):406-424, 1953.

[11] W. Dally. Performance analysis of k-ary n-cube interconnection networks. IEEE Transactions on Computers, 39(6):775-785, 1990.

[12] W. Dally. Interconnect-centric computing. Keynote Speech, IEEE 13th International Symposium on High Performance Computer Architecture, 2007.

[14] W. Dally and B. Towles. Principles and Practices of Interconnection Networks. Elsevier, 2005.

[15] N. de Bruijn. A combinatorial problem. Koninklijke Nederlandse Akademiev. Wetenschappen, 49:758-764, 1946.

[33] J. Kim, J. Balfour, and W. Dally. Flatterned butter y topology for on-chip networks. In Proceedings of 40th IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture, pages 172-182, 2007.

[47] S. Scott, D. Abts, J. Kim, and W. Dally. The blackwidow high-radix clos network. In Proceedings of the 33rd annual international symposium on Computer Architecture, pages 16-28, 2006.