并行计算机故障诊断及WDM网络路由与波长分配问题研究

发布时间：2020-08-25 02:46

【摘要】：高性能并行计算系统是求解大规模计算问题的主要工具之一，在科学与工程的各个领域有着广泛的应用。 在大规模并行处理系统中，处理器间通信是制约系统整体性能的瓶颈。随着系统规模的不断增大，带宽需求量也越来越大。光互连网络由于具有极高带宽、极低功耗、极低时延等优点，成为继电互连网络之后最有希望的互连网络。波分复用（WDM）网络是一类重要的光互连网络，其核心思想，是将光纤带宽划分为多个数据通道，可以同时传输多个具有不同波长的信号。在WDM网络中，波长是极为宝贵的资源。所谓路由与波长分配（RWA）问题，就是要用最少的波长，在WDM网络上实现预定通信模式。本文研究了如何在某些典型WDM网络拓扑上实现几种典型通信模式，并取得了以下研究成果。 1)确定了3元超立方体中由m个顶点导出的最大子图。 2)运用3元超立方体的最大导出子图，确定了在WDM一维阵列以及WDM网格上实现双向3元超立方体通信模式和单向3元超立方体通信模式所需的最小波长数，并设计了相应的波长分配方案。另外，还提出了在WDM圆环上实现双向3元超立方体通信模式的一种有效波长分配方案。 3)确定了双向3元超立方体通信模式在WDM一维阵列上按维运行时所需波长数，从而大大降低了所占用的波长资源。 随着并行计算系统规模的不断增大，系统中的处理器不可避免地会出现故障，因此需要快速、准确地定位故障处理器，保证在故障发生时系统仍能正常运行。系统级诊断是故障定位的一条有效途径，其核心思想，是让处理器相互测试，并根据测试结果定位故障处理器。诊断度是系统级诊断的一个重要概念，用于衡量系统的自诊断能力。系统级诊断的一项重要任务，就是要确定并行计算机底层互连网络的诊断度。g-好邻居条件诊断度是最近提出的新诊断度，它假设每个结点至少有g个好邻居。与通常的诊断度相比，g-好邻居条件诊断度能够显著提高系统的自诊断能力。 3元超立方体是一类典型的互连拓扑。本文取得的研究成果，就是确定了3元n维立方体在PMC模型下的g-好邻居条件诊断度。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP338.6
【图文】：

图 1.1. 三个笛卡尔乘积图Figure 1.1 Three Cartesian product graphs意的两个顶点集 S ， T ì V，差集 S - T = {v : v 蜗S 且 v T}，对 S - T ) U (T -S)。连网络网络(interconnection network)作为并行计算机体系结构的一个热点问广泛的关注。通常用图论中的图表示互连网络的拓扑结构，图中的网络中的处理器，若两处理器之间存在直接的物理连接，则在对应一条边，此时存在直接物理连接的两个顶点是相邻的。根据互连网在程序运行过程中是否可变的情况，互连网络可分为静态互连网络()和动态互连网络(dynamic network)。静态互连网络是指顶点之间存在接，且在程序的执行过程中顶点间的连接方式保持不变。到目前为种静态网络结构[2]，如常见的有：一维阵列(linear array)、环(ring)、网格环(torus)、超立方体(hypercube)等等，其中：

6图 1.2. 5 种典型的互连网络Figure 1.2. 5 typical interconnection networks.3 WDM 光网络所谓光互连是以光子作为信息传递的载体，以光的波粒二相性与物质相各种现象实现数据和信号的传输与交换的理论和技术。20 世纪 70 年代开通信就成为最活跃的研究领域之一。光纤光学在长距离通信领域取得了展，促进了人们利用光学手段研究互连问题[7]，特别是光计算的提出和兴速了人们对光互连的研究。如 1979 年，Cathy 等人第一次提出了用于计的自由空间光互连并行数据总线[8]；1983 年， A. Husai 等人首次提出自光互连方法，从而产生了大规模集成光互连的概念[9]；到了 90 年代，人连的具体应用上展开了更系统的研究[10]。在芯片之间以及芯片内部，光以得到应用[11]-[13]。

图1.3.双纤单向WDM传输Figure1.3.Two-fiberunidirectionalOperatingprincipleofWDM

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 刘敏;刘红美;;PATHS AND CYCLES EMBEDDING ON FAULTY ENHANCED HYPERCUBE NETWORKS[J];Acta Mathematica Scientia;2013年01期

本文编号：2803160