一种特殊树形网络的建模及优化

发布时间：2017-04-12 03:04

  本文关键词：一种特殊树形网络的建模及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：互连网络(Interconnection Networks,INs)广泛应用于高性能计算机、数据中心和多级交换网络等系统,这些系统的日益复杂导致INs的重要性在不断增加,促使INs成为决定系统整体性能的关键因素之一。树形互连网络具有可扩展性好、无死锁和路由算法简单等优点,在对树形网络进行构建和优化时,采用排队网络模型对网络架构的参数进行优化选取,可根据需要设计出优化的网络架构。本文研究导师组提出的一种基于性价比优化的特殊树形网络,它由具有多个低速端口和一个高速端口的基本交换模块(Basic Switch Module,BSM)经互连而构建,BSM能降低交换部件的综合费用。在介绍特殊树形网络的拓扑结构以及路由算法后,通过BSM转发分组的过程建立BSM的等效下排队节点,再将BSM的等效模型按照原来网络的连接关系互连,构建出该树形网络完整的排队网络模型。依据构建的排队网络模型,本文利用分解法对网络的性能进行分析,通过将排队网络划分成独立的子网络,依照分组在子网络的传输次序,依次求解各个子网的性能参数,再根据原网络的业务模型、分组路由方式及路由选择概率对子网的结果进行处理,得到整个排队网络的性能。本文还通过模拟该排队网络的运行过程设计与编写仿真程序,利用仿真程序得到网络的性能参数,并验证理论分析的正确性。本文分析业务强度、缓存大小、缓存分配方案以及网络拓扑等参数对网络性能的影响,所取得的结论主要如下:(1)业务强度对网络的影响主要局限于同一网络架构,业务强度增大,网络的吞吐量、时延及丢失率分别以不同程度增大。当用户节点数或终端数一定时,业务强度增大会导致不同网络架构之间的性能差距增大,但这并不影响最优网络架构的选择。(2)网络的吞吐量、时延及丢失率等网络性能与网络中实际业务的需求、BSMs的缓存大小、扑结结构及缓存分配方案密切相关,最优网络架构的参数选取要综合考虑这些因素。本文的研究有望用于实际网络架构的参数选取和优化,即结合实际业务需求,合理地选择网络拓扑及设置网络中BSMs缓存,构建性能最优的网络架构。
【关键词】：树形网络 基本交换模块 排队网络 性能分析 网络优化
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 研究现状16-18
• 1.3 研究内容及章节安排18-21
• 第二章 互连网络及其分析与优化21-37
• 2.1 互连网络概述21-24
• 2.1.1 互连网络的特征21-22
• 2.1.2 互连网络设计要点22-23
• 2.1.3 互连网络拓扑结构23-24
• 2.2 互连网络的性能分析24-29
• 2.2.1 互连网络的性能指标24-25
• 2.2.2 设计参数对网络性能的影响25-28
• 2.2.3 互连网络常用性能分析方法28-29
• 2.3 树形互连网络优化的研究现状29-37
• 2.3.1 树形网络拓扑研究概述30-34
• 2.3.2 树形网络的优化指标34-37
• 第三章 一种特殊树形网络的建模分析37-53
• 3.1 一种特殊树形网络37-40
• 3.1.1 特殊树形网络的拓扑结构38
• 3.1.2 特殊树形网络的路由算法38-40
• 3.2 特殊树形网络的建模40-44
• 3.2.1 用户业务模型40-41
• 3.2.2 交换模块的等效排队节点41-44
• 3.2.3 排队网络模型44
• 3.3 特殊树形网络模型的性能分析44-53
• 3.3.1 排队节点的路径选择概率45-47
• 3.3.2 网络优化的性能指标求解47-53
• 第四章 排队网络模型仿真及优化示例53-69
• 4.1 仿真目的53
• 4.2 仿真程序的实现53-57
• 4.3 网络优化数值计算示例57-69
• 4.3.1 交换模块缓存对网络性能的影响57-61
• 4.3.2 拓扑结构对网络性能的影响61-65
• 4.3.3 缓存分配方案对网络性能的影响65-69
• 第五章 结束语69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者简介77-78

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