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新型互连网络结构PGLH上的组播算法研究

作　者: 王栋
导　师: 王新生
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 高性能计算互连网络超立方体 PGLH网络组播算法
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 9次
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内容摘要

高性能计算技术一直以来都是整个信息技术的制高点,推动着信息技术的发展。目前的高性能计算机系统由大量的处理结点构成,处理结点之间通过互连网络进行通信和协作。随着并行处理规模不断扩大,为了进一步提高并行计算机的通信效率,人们一直在追求结构简单、结点度小、网络直径小和具有可扩展性的并行计算机互连网络拓扑结构。目前,针对互连网络拓扑结构已经做了大量研究并提出了多种互连网络拓扑结构,但是其中的大部分网络拓扑结构在结点连接度、网络直径以及可扩展性这三方面往往都是顾此失彼,不能满足人们的要求。首先,本文介绍了三种非常通用的简单互连网络拓扑结构,它们分别是环、Petersen图和超立方体网络,并对这三种互连网络的结构和特点进行了分析比较,从而提出了一种新型的互连网络拓扑结构PGLH(Petersen Graph Looped Hypercube),该网络结构同时具有环网络的简单可扩展性、Petersen图的短直径和超立方体网络的高连通性,在使用上更具有灵活性。其次,本文针对超立方体网络上已有的组播算法所存在的问题,对分簇组播算法及其在PGLH互连网络拓扑结构上的应用进行了深入的研究。首先,针对PGLH网络的分层结构特征,提出了一个分层组播模型;其次,针对超立方体网络上组播通信时组播目标结点局部性特征利用率低以及组播算法的串行性问题,提出了一种PGLH互连网络上的基于分层的分布式组播算法。最后,作为这些研究成果的应用,本文在最后用Java编程语言在Eclipse平台下进行了仿真实验。根据不同组播算法在相同结点容量的不同互连网络拓扑结构下进行了大量测试实验,总结分层组播算法各方面能力和分析存在的问题,为进一步的研究提供了方向和宝贵的经验。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-12
    1.1.1 互连网络概述  10-11
    1.1.2 路由算法概述  11-12
  1.2 研究现状与挑战  12-14
    1.2.1 互连网络拓扑结构研究现状  12-13
    1.2.2 超立方体互连网络中的组播通信  13-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-15
  1.4 本文的结构安排  15-16
第2章超立方体网络上的组播研究  16-28
  2.1 基本概念  16-21
    2.1.1 相关定义  16-17
    2.1.2 超立方体网络  17-19
    2.1.3 相关符号  19
    2.1.4 Petersen 图  19-21
  2.2 超立方体网络上的组播研究  21-24
    2.2.1 超立方体网络上的组播模型  21-22
    2.2.2 超立方体网络上的组播算法概述  22-24
  2.3 超立方体网络上的分簇组播模型  24-27
    2.3.1 全局性和局部性  24-25
    2.3.2 分簇模型分析  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 PGLH 互连网络拓扑结构  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 HP(n)网络的结构与性质  28-31
    3.2.1 HP(n)互连网络模型的构造  28-30
    3.2.2 HP(n)网络的性质  30-31
  3.3 PGLH(k, d)网络的结构与性质  31-34
    3.3.1 PGLH(k, d)网络模型的构造  31-33
    3.3.2 PGLH(k, d)网络的性质  33-34
  3.4 PGLH 网络上的分层组播模型  34-37
    3.4.1 PGLH 网络结点的编码方案  35
    3.4.2 分层组播模型  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章基于PGLH 网络的分层组播算法  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 超立方体网络上组播树算法  38-41
    4.2.1 LEN’s 组播树算法  39
    4.2.2 Sheu’s 组播树算法  39-40
    4.2.3 分簇组播树算法  40-41
  4.3 PGLH 网络上的分层组播算法  41-49
    4.3.1 算法思想  41-43
    4.3.2 算法示意图  43-44
    4.3.3 算法描述  44-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章仿真实验与性能分析  50-64
  5.1 引言  50
  5.2 实例分析  50-56
    5.2.1 超立方体网络上组播树算法实例分析  50-54
    5.2.2 PGLH 网络上分层组播算法实例分析  54-56
  5.3 仿真场景与性能指标  56-59
    5.3.1 仿真场景介绍  56-57
    5.3.2 性能指标介绍  57-58
    5.3.3 实验内容介绍  58-59
  5.4 超立方体上组播树算法性能测试与分析  59-61
    5.4.1 性能测试  59-60
    5.4.2 性能小结  60-61
  5.5 PGLH 网络上分层组播算法的性能测试与分析  61-63
    5.5.1 评价指标一：平均额外通信量  61-62
    5.5.2 评价指标二：平均通信时间  62-63
    5.5.3 性能小结  63
  5.6 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-71
致谢  71-72
作者简介  72

新型互连网络结构PGLH上的组播算法研究

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