第六章多機系統(tǒng)

1、第六章第六章 多機系統(tǒng)多機系統(tǒng)第一講第一講 概述概述一、并行性概念一、并行性概念1 1、單機系統(tǒng)中的并行性、單機系統(tǒng)中的并行性 1 1）當外設(shè)采用中斷傳送方式時，外設(shè)的機械動作與）當外設(shè)采用中斷傳送方式時，外設(shè)的機械動作與CPUCPU的運行可并行執(zhí)行。的運行可并行執(zhí)行。 2 2）在多用戶系統(tǒng)中，各用戶的入出設(shè)備的機械動作也）在多用戶系統(tǒng)中，各用戶的入出設(shè)備的機械動作也在并行執(zhí)行。在并行執(zhí)行。 3 3）在重疊方式中，多條指令可以在不同的過程段上重）在重疊方式中，多條指令可以在不同的過程段上重疊執(zhí)行。疊執(zhí)行。 2、并行性的意義、并行性的意義 1）并行性意味著有多個事件并發(fā)進行，可提高運行效）并行性

2、意味著有多個事件并發(fā)進行，可提高運行效率。率。 2）若有多個相同的事件同時進行著，意味著對某事件）若有多個相同的事件同時進行著，意味著對某事件有多個裝置進行數(shù)據(jù)處理，可靠性高。有多個裝置進行數(shù)據(jù)處理，可靠性高。3）并行也可意味著須多套裝置來完成。）并行也可意味著須多套裝置來完成。二、從單機系統(tǒng)向多機系統(tǒng)發(fā)展的三條途徑二、從單機系統(tǒng)向多機系統(tǒng)發(fā)展的三條途徑單機系統(tǒng)單機系統(tǒng)一條指令多個一條指令多個過程段過程段以指令為單位構(gòu)以指令為單位構(gòu)成指令流水線成指令流水線宏流水線宏流水線異構(gòu)型多機系統(tǒng)異構(gòu)型多機系統(tǒng)多用戶系統(tǒng)分時共多用戶系統(tǒng)分時共享享CPU將單機在不同時間虛將單機在不同時間虛擬成不同概念結(jié)構(gòu)擬

3、成不同概念結(jié)構(gòu)用微小型機來代替用微小型機來代替虛擬結(jié)構(gòu)虛擬結(jié)構(gòu)分布式多機系統(tǒng)分布式多機系統(tǒng)多存貯器結(jié)構(gòu)多存貯器結(jié)構(gòu)多處理機結(jié)構(gòu)多處理機結(jié)構(gòu)同構(gòu)型、并列同構(gòu)型、并列式、陣列式式、陣列式時間重疊時間重疊資源重復(fù)資源重復(fù)資源共享資源共享三、多機系統(tǒng)中的耦合度三、多機系統(tǒng)中的耦合度 1、何謂耦合度、何謂耦合度 多機間相互通信能力或相互依賴程度稱為系統(tǒng)的耦多機間相互通信能力或相互依賴程度稱為系統(tǒng)的耦合度。合度。2、幾種耦合度、幾種耦合度 1）最低耦合度。通信能力低，依賴程度小。如兩臺）最低耦合度。通信能力低，依賴程度小。如兩臺計算機間僅用兩三條線連接通信，無任何性能。計算機間僅用兩三條線連接通信，無任何

4、性能。2）松散耦合度。通信能力較強，依賴程度較高。如連）松散耦合度。通信能力較強，依賴程度較高。如連接在網(wǎng)上的計算機，在高速中主機與處理機之間也屬接在網(wǎng)上的計算機，在高速中主機與處理機之間也屬此類。此類。3）緊密耦合。依賴程度最強，如陣列式，并行式處理）緊密耦合。依賴程度最強，如陣列式，并行式處理機與控制部件（機與控制部件（CU）之間。）之間。四、多機系統(tǒng)的特點和分類四、多機系統(tǒng)的特點和分類 1、多處理機系統(tǒng)、多處理機系統(tǒng) 1）具有多個處理機）具有多個處理機 2）具有一個指令譯碼執(zhí)行部件）具有一個指令譯碼執(zhí)行部件 3）各處理機共享公共主存與）各處理機共享公共主存與I/O通道通道 4）各處理機要

5、在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)控制下工作）各處理機要在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)控制下工作 5）它們屬于）它們屬于SIMD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 6）它們屬于緊密耦合）它們屬于緊密耦合2、多計算機系統(tǒng)特點、多計算機系統(tǒng)特點 1）具有多個處理機）具有多個處理機 2）具有多個指令譯碼分析部件）具有多個指令譯碼分析部件 3）各處理機有自己的主存與）各處理機有自己的主存與I/O通道通道 4）各處理機要在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)工作）各處理機要在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)控制下協(xié)調(diào)工作（如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)）（如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)） 5）MIMD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 6）松散耦合）松散耦合第二講第二講 多處理機系統(tǒng)多處理機系統(tǒng)一、多處理機系統(tǒng)分類一、多處理機系統(tǒng)分類 1 1、并

6、行式多處理機系統(tǒng)、并行式多處理機系統(tǒng) 各處理機構(gòu)成地位完全相同，位置可互換，主要用于各處理機構(gòu)成地位完全相同，位置可互換，主要用于對向量數(shù)據(jù)（一維）的計算。對向量數(shù)據(jù)（一維）的計算。 2 2、陣列式多處理機系統(tǒng)、陣列式多處理機系統(tǒng) 各處理機的構(gòu)成完全相同，但處理機排列成矩陣結(jié)構(gòu)，各處理機的構(gòu)成完全相同，但處理機排列成矩陣結(jié)構(gòu)，如如4 4* *4 4，8 8* *8 8等，主要對陣列數(shù)據(jù)（二維）進行處理。等，主要對陣列數(shù)據(jù)（二維）進行處理。3 3、分布式多處理機系統(tǒng)、分布式多處理機系統(tǒng) 各處理機的構(gòu)成可以不同，處理地位也可以不同，主各處理機的構(gòu)成可以不同，處理地位也可以不同，主要用于對同時產(chǎn)生不

7、同性質(zhì)的多發(fā)事件處理。要用于對同時產(chǎn)生不同性質(zhì)的多發(fā)事件處理。其中，其中，1，2屬同構(gòu)系統(tǒng)，屬同構(gòu)系統(tǒng)，3屬于分布式處理系統(tǒng)屬于分布式處理系統(tǒng)二、陣列式多處理機系統(tǒng)簡介（伊二、陣列式多處理機系統(tǒng)簡介（伊）為主）為主 1、伊、伊總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu) 具有兩個象限的陣列處理部件具有兩個象限的陣列處理部件AAAACUCUCUCUMMI/O通道通道D A為陣列處理部件為陣列處理部件 每個陣列處理部件由每個陣列處理部件由64個個PU（陣列處理機）（陣列處理機）構(gòu)成構(gòu)成 CU是對陣列處理部件是對陣列處理部件A進行控制的陣列控制進行控制的陣列控制部件，由它可向部件，由它可向A的各的各PU發(fā)出相應(yīng)的控制命令，發(fā)出

8、相應(yīng)的控制命令，CU是是A的指令譯碼分析的指令譯碼分析部件，部件，MM為主存為主存（A,CU共享）共享）2、陣列結(jié)構(gòu)、陣列結(jié)構(gòu)A 1)由由64個個8行行8列排成陣列的列排成陣列的PU來構(gòu)成來構(gòu)成 PU0 PU1 PU7 PU8 PU56 PU63 2）橫的排列按）橫的排列按1的模式，且以的模式，且以64為模進行排列與連為模進行排列與連接接3）縱的排列按）縱的排列按8的模式，且也以的模式，且也以64為模進行行列連接為模進行行列連接4）每一個）每一個PU可直接和四周的可直接和四周的PU進行通信進行通信例：例：PUI PUI+1 PUI+8 PUI-1 PUI-8其它其它PU可通過聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行通信可通

9、過聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行通信三、陣列式多處理機的算法三、陣列式多處理機的算法1 1、完成有限距離的拉普拉斯方程的求解（它是一個具、完成有限距離的拉普拉斯方程的求解（它是一個具有二階偏導(dǎo)數(shù)的偏微分方程）有二階偏導(dǎo)數(shù)的偏微分方程） 其最后的計算公式如下其最后的計算公式如下 U(x,y) = (U(x+h,y) + U(x,y+h)+ U(x-h,y) + U(x,y) = (U(x+h,y) + U(x,y+h)+ U(x-h,y) + U(x,y-h)/4U(x,y-h)/4 其中其中U(x,y) U(x,y) 為某一點的參數(shù)，為某一點的參數(shù)，h h為有限距離為有限距離 U(x,y) U(x,y) U(x+

10、h,y)U(x+h,y)U(x-h,y)U(x-h,y)U(x,y+h)U(x,y+h)U(x,y-h)U(x,y-h) 上式意義在上式意義在于每次計算某點于每次計算某點參數(shù)值可直接用參數(shù)值可直接用其四周參數(shù)的平其四周參數(shù)的平均值均值 按此進行計算，可稱為按此進行計算，可稱為“平滑平滑”或或“數(shù)字濾波數(shù)字濾波” 而陣列式處理機的每個而陣列式處理機的每個PU可同時從四周的可同時從四周的PU獲取參獲取參數(shù)，因而陣列多處理機很適合于有限差分方程求解。數(shù)，因而陣列多處理機很適合于有限差分方程求解。2、完成距陣加運算、完成距陣加運算 1）完成算式）完成算式C=A+B.。a a70 70 a a71 71

11、 a a7777A=.。b b70 70 b b71 71 b b7777B=a a00 00 a a01 01 a a07 07 a a10 10 a a11 11 a a1717 b b00 00 b b01 01 b b07 07 b b10 10 b b11 11 b b1717.。c c70 70 c c71 71 c c7777C= c c00 00 c c01 01 c c07 07 c c10 10 c c11 11 c c1717cij=aij+bij2)陣列數(shù)據(jù)分配陣列數(shù)據(jù)分配 （每個（每個PU除共享公共主存外，還有自己的局部存儲除共享公共主存外，還有自己的局部存儲器器PU

12、M，隨，隨PU排列，因此排列，因此PUM又稱陣列存貯器）每又稱陣列存貯器）每個個PUM為為1K 每個每個PUM占用三個單元占用三個單元a00b00c00PUM0 +1 +2a01b01c01PUM0 +1 +2a77b77c77PUM0 +1 +2 設(shè)其單元地址為設(shè)其單元地址為 、+1 、+2，其中在，其中在單元中有單元中有存放存放A陣列數(shù)據(jù)陣列數(shù)據(jù)aij, +1單元放單元放B陣式數(shù)據(jù)陣式數(shù)據(jù)bij ,+2單元放單元放C陣式數(shù)據(jù)陣式數(shù)據(jù)cij3)當當CU取出距陣加指令時，可通過如下操作完成運算取出距陣加指令時，可通過如下操作完成運算 CU向各向各PU播發(fā)公共地址播發(fā)公共地址 和讀命令，各和讀命

13、令，各PU 分別取分別取出出 單元中的單元中的aij到到PU的暫存器中。的暫存器中。 CU再向各再向各PU播發(fā)公共地址播發(fā)公共地址 +1和讀命令，使各和讀命令，使各PU 分別取出分別取出 +1單元中的單元中的bij到到PU的另一暫存器中。的另一暫存器中。 CU再向各再向各PU 下達求和命令（加法），使各下達求和命令（加法），使各PU完完成計算成計算cij=aij+bij CU再向各再向各PU 播發(fā)第三個公共地址和寫命令，使播發(fā)第三個公共地址和寫命令，使各各PU的計算結(jié)果存入的計算結(jié)果存入+2單元中。單元中。3、對矩陣乘運算、對矩陣乘運算 C=A*B.。a an0 n0 a an1 n1 a a

14、nnnnA=.。b bn0 n0 b bn1 n1 b bnnnnB= b b00 00 b b01 01 b b0n 0n b b10 10 b b11 11 b b1n1na a00 00 a a01 01 a a0n 0n a a10 10 a a11 11 a a1n1n.。c cn0 n0 c cn1 n1 c cnnnnC= c c00 00 c c01 01 c c0n 0n c c10 10 c c11 11 c c1n1n其中其中Cij= aikbkjk=0 n 如如C00= a00b00 + a01b10 + a02b20 + + a0nbn0 陣列式多處理機也比較有利于矩

15、陣乘運算，但不如陣列式多處理機也比較有利于矩陣乘運算，但不如矩陣加矩陣加4、可加速累加和運算、可加速累加和運算 1）完成算式）完成算式S= ai i=07 =a0+a1+a2+a7 a0+a1 a2+ a3 a4+a5 a6+a7 + + +2）當采用一個處理機完成時，需要七步求和完成）當采用一個處理機完成時，需要七步求和完成3）當采用多個處理機計算時，可減少求和時間的次數(shù)）當采用多個處理機計算時，可減少求和時間的次數(shù) 第一次求和用第一次求和用4個處理機完成個處理機完成 PU0 PU1 PU2 PU3 a0+a1 a2+ a3 a4+a5 a6+a7 (同時計算）同時計算） 第二次求和第二次求

16、和 PU0 PU1 + + 第三次求和第三次求和 PU0 +總結(jié)總結(jié)：陣列式多處理機最擅長完成陣列式多處理機最擅長完成有限差分方程有限差分方程求解求解和和矩陣加矩陣加運算，也比較有利于矩陣乘運算，運算，也比較有利于矩陣乘運算，還可加速累加和完成。還可加速累加和完成。四、四、SIMDSIMD互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1、概述、概述 1）互聯(lián)：多處理機之間相互聯(lián)接進行通信成為互聯(lián)。）互聯(lián)：多處理機之間相互聯(lián)接進行通信成為互聯(lián)。 2）互聯(lián)函數(shù)：各處理機之間聯(lián)結(jié)的某種拓撲結(jié)構(gòu)的函）互聯(lián)函數(shù)：各處理機之間聯(lián)結(jié)的某種拓撲結(jié)構(gòu)的函數(shù)稱為互聯(lián)函數(shù)。數(shù)稱為互聯(lián)函數(shù)。如：如：f(i)=i+1 (i=07,且以且以8為模）為

17、模） 按此函數(shù)實現(xiàn)的連接關(guān)系表：按此函數(shù)實現(xiàn)的連接關(guān)系表：0 1，1 2，2 35 6, 6 7, 7 0 3)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)處理機之間聯(lián)結(jié)的某種拓撲結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)處理機之間聯(lián)結(jié)的某種拓撲結(jié)構(gòu)的邏輯電路稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)邏輯電路稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 出出 入入 0 1 2 3 4 5 6 74）對互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本要求）對互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本要求 有利于實現(xiàn)有利于實現(xiàn) 可實現(xiàn)多種靈活的連接可實現(xiàn)多種靈活的連接 要有一定通信頻率要有一定通信頻率5）互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分類）互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分類 從級數(shù)來分從級數(shù)來分 ）單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（僅一級）單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（僅一級） ）循環(huán)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（物理一級，但可實現(xiàn)多級功能）循環(huán)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（物理一級

18、，但可實現(xiàn)多級功能） ）多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（有多級）多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（有多級）按特征性能來分按特征性能來分 ）立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) ）混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) ）PM2I互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 在立方體和混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，處理機（或部件）在立方體和混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，處理機（或部件）用編碼用編碼P表示，其中編碼所用二進制位數(shù)與部件數(shù)相關(guān)，表示，其中編碼所用二進制位數(shù)與部件數(shù)相關(guān)，如當有如當有8個部件時，需要用三位二進制表示，則用個部件時，需要用三位二進制表示，則用P2P1P0表示部件編碼。表示部件編碼。 設(shè)部件數(shù)為設(shè)部件數(shù)為n，則所用編碼二進制位數(shù)為，則所用編碼二進制位數(shù)為log2n，如

19、，如需要用需要用4位編碼時，可用位編碼時，可用P3P2P1P0表示。表示。2、單級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（用、單級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（用Cube表示）表示） 1）Cube0（以（以n=8，用，用 P2P1P0表示）表示） 互聯(lián)函數(shù)：互聯(lián)函數(shù)：Cube0 (P2P1P0)= P2P1P0 實現(xiàn)的連接關(guān)系表：實現(xiàn)的連接關(guān)系表： 0 1 0 1 ，1 0 1 0 ，2 32 33 23 2，4 54 5，5 45 4，6 76 7，7 67 6P2P1P0 P2P1P0 000 001 001 000 010 011 011 010 100 101 101 100 110 111 111 110實現(xiàn)的連接關(guān)系圖

20、實現(xiàn)的連接關(guān)系圖 出出 入入 0 1 2 3 4 5 6 701234567 當把當把07共共8個部件排成一個立方體時，個部件排成一個立方體時，Cube0可實可實現(xiàn)現(xiàn)8個部件在個部件在 X 方向的連接方向的連接01542367YXZ2）Cube1（以（以n=8，用，用 P2P1P0表示）表示） 互聯(lián)函數(shù)：互聯(lián)函數(shù)：Cube1 (P2P1P0)= P2P1P0 實現(xiàn)的連接關(guān)系表實現(xiàn)的連接關(guān)系表: 0 2 , 1 3 , 2 0,3 1, 4 6, 5 7, 6 4 , 7 5 實現(xiàn)的連接關(guān)系圖實現(xiàn)的連接關(guān)系圖01234567 出出 入入 0 1 2 3 4 5 6 7 Cube1可實現(xiàn)可實現(xiàn)8個

21、部件在個部件在 Y 方向的連接（見立方圖）方向的連接（見立方圖）3）Cube2 互聯(lián)函數(shù)：互聯(lián)函數(shù)：Cube1 (P2P1P0)= P2P1P0 實現(xiàn)的連接關(guān)系表實現(xiàn)的連接關(guān)系表: 0 4，1 5，2 6，3 7，4 0，5 1，6 2，7 3 出出 入入 0 1 2 3 4 5 6 701234567實現(xiàn)的連接關(guān)系圖實現(xiàn)的連接關(guān)系圖 Cube2可實現(xiàn)可實現(xiàn)8個部件在個部件在 Z 方向的連接（見立方圖）方向的連接（見立方圖）4）當有）當有16個部件時，可組成兩個立方體，而在兩個立個部件時，可組成兩個立方體，而在兩個立方體之間可用方體之間可用Cube3實現(xiàn)兩個立方體的連接實現(xiàn)兩個立方體的連接 互

22、聯(lián)函數(shù)：互聯(lián)函數(shù)：Cube3 (P3P2P1P0)= P3P2P1P0 連接關(guān)系表連接關(guān)系表: 0 8，1 9，2 10，3 11 4 12，5 13，6 14，7 15 8 0，9 1，10 2，11 3 12 4，13 5，14 6，15 70154236789131210111415 當用當用Cube4時，可將兩個立方體組進行連接時，可將兩個立方體組進行連接 0154236789121011141516172120181922232425282627303129133、單級混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、單級混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 1）混洗互連函數(shù)）混洗互連函數(shù) sh(Pn-1Pn-2P1P0)= Pn-2

23、P1P0Pn-1 利用部件編碼循環(huán)左移一位，可獲得與下個部件相連利用部件編碼循環(huán)左移一位，可獲得與下個部件相連的編號的編號 2）當）當n=3時，（共時，（共8個部件）可實現(xiàn)如下連接關(guān)系個部件）可實現(xiàn)如下連接關(guān)系 P2P1P0 P1P0P20 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 1 0 2 2 0 1 0 1 0 0 43 0 1 1 1 1 0 64 1 0 0 0 0 1 15 1 0 1 0 1 1 36 1 1 0 1 0 1 57 1 1 1 1 1 1 701234567它將它將8個部件分為四組，個部件分為四組，每組之間互不相關(guān)每組之間互不相關(guān)3）在混洗基礎(chǔ)上加上）在混洗基

24、礎(chǔ)上加上Cube(0)的交換時稱為混洗交換的交換時稱為混洗交換 Cube(0)為為P2P1P0 P2P1P0 0 1 0 1 ，1 0 1 0 ，2 3,3 22 3,3 2，4 54 5，5 45 4，6 6 7 7，7 67 64 4）混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 出出 入入 0 1 2 3 4 5 6 74、單級、單級PM2I互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 1）PM2I互聯(lián)函數(shù)互聯(lián)函數(shù) PM2I有兩大類有兩大類 一大類是一大類是 PM2 + I = j + 2i（i=0j-1） 另一大類是另一大類是 PM2 I = j 2i （i=0j-1） 當當i=0時，時，PM2(j)+ 0 = j + 20

25、 = j + 1 若有若有8個部件，也以個部件，也以8為模時，為模時， PM2(j)+ 0 可實現(xiàn)可實現(xiàn) 01234567當當i=1時，時，PM2(j)+ 1 = j + 21 = j + 2，可實現(xiàn)，可實現(xiàn)01234567 PM2 -I = PM2(j) 2i當當i=0時時,有有01234567當當i=1時時,有有012345672）陣列式處理機所用的）陣列式處理機所用的PM2I互連函數(shù)互連函數(shù)0178915565763 水平方向用水平方向用PM2+0,PM2+0,PM2 0,PM2 0,水平螺旋連接水平螺旋連接 垂直方向用垂直方向用PM2+3,PM2+3,PM2-3,PM2-3,垂直螺旋連

26、接垂直螺旋連接 （以（以6464為模）為模）5、循環(huán)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 1）實質(zhì)：是對單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)使用，它可在一定）實質(zhì)：是對單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)使用，它可在一定程度上模擬多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的性能程度上模擬多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的性能 2）構(gòu)成：有單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、輸入寄存器和多路開關(guān)構(gòu)）構(gòu)成：有單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、輸入寄存器和多路開關(guān)構(gòu)成。成。結(jié)構(gòu)示意圖見結(jié)構(gòu)示意圖見P167 P167 圖圖6-276-276、多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)描述參數(shù)、多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)描述參數(shù) 1）交換單元功能）交換單元功能I1I2O1O2 雙功能交換單元，具有直通和交換兩種功能雙功能交換單元，具有直通和交換兩種功能I1I2O1O2I1I2O1O2G

27、=0G=1直通直通交換交換 四功能交換單元四功能交換單元 除雙功能外除雙功能外,在增加上播、下播兩種功能在增加上播、下播兩種功能I1I2O1O2I1I2O1O2G=00G=01直通直通交換交換I1O1O2I2O1O2G=10G=11上播上播下播下播 有了上播與下播功能，可實現(xiàn)廣播式通信有了上播與下播功能，可實現(xiàn)廣播式通信2）級間連接模式）級間連接模式 一般采用級間對號連接一般采用級間對號連接 如有兩級，第一級為如有兩級，第一級為Cube0,第二級為第二級為Cube10101020223231313Cube0Cube13）控制方式）控制方式 級控制方式：同一級的所有開關(guān)只用一個控制信號級控制方式

28、：同一級的所有開關(guān)只用一個控制信號控制，同時只能處于同一種狀態(tài)：控制，同時只能處于同一種狀態(tài)： 單元控制方式：同一級每一個開關(guān)都有自己獨立的單元控制方式：同一級每一個開關(guān)都有自己獨立的控制信號控制，可各自處于不同的狀態(tài)；控制信號控制，可各自處于不同的狀態(tài)； 部分級控制方式：是一、二級的組合。部分級控制方式：是一、二級的組合。7、多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與類型、多級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與類型 1）構(gòu)成：由多個同類型的單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成（三級和）構(gòu)成：由多個同類型的單級互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成（三級和三級以上成為多級）三級以上成為多級）2）類型：）類型： 多級多級 立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 多級混洗交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)多級混洗

29、交換互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 多級多級PM2I互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)8、多級、多級 立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（先以立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（先以3級立方體為例，采用級立方體為例，采用雙功能交換單元，級間對號連接，級控制方式雙功能交換單元，級間對號連接，級控制方式 1）三級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖）三級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 （由（由Cube0,Cube1,Cube2構(gòu)成）構(gòu)成）0101020223231313Cube0Cube145454646676757574045156263730127Cube2ABCDEFGHI2）級控制方式下，）級控制方式下，控制信號控制信號與與連接關(guān)系表連接關(guān)系表，連接關(guān)連接關(guān)系圖系圖和和連接關(guān)系名稱連接關(guān)系名稱

30、G2G1G0連接關(guān)系表連接關(guān)系表名稱名稱0 0 00-0, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6, 7-7直通直通0 0 10-1, 1-0, 2-3, 3-2, 4-5, 5-4, 6-7, 7-6四組二元交換四組二元交換0 1 00-2, 1-3, 2-0, 3-1, 4-6, 5-7, 6-4, 7-5四組二元四組二元 +二組四元二組四元0 1 10-3, 1-2, 2-1,3-0, 4-7,5-6, 6-5, 7-4二組四元二組四元1 0 00-4, 1-5, 2-6, 3-7, 4-0, 5-1, 6-2, 7-3二組四元二組四元 +一組八元一組八元1 0 10-

31、5, 1-4, 2-7, 3-6, 4-1, 5-0, 6-3, 7-2四組二元四組二元 +二組四元二組四元+ 一組八元一組八元1 1 00-6, 1-7, 2-4, 3-5, 4-2, 5-3, 6-0, 7-1四組二元四組二元 + 一組八一組八元元1 1 10-7, 1-6, 2-5, 3-4, 4-3, 5-2, 6-1, 7-0一組八元一組八元 連接關(guān)系圖連接關(guān)系圖0 1 2 3 4 5 6 70 0 00 0 10 1 00 1 1 連接關(guān)系圖（續(xù)）連接關(guān)系圖（續(xù)）0 1 2 3 4 5 6 71 0 01 1 01 0 11 1 1反之反之5-0 A交交 B直直 C交交 7-1 D

32、直直 E交交 F交交0-5 G交交 H直直 F交交1-7 G直直 H交交 I交交能否同時實現(xiàn)能否同時實現(xiàn) 所以，級控制不可能，單元控制可以，但所以，級控制不可能，單元控制可以，但0-5, 0-5, 1-71-7不能同時實現(xiàn)不能同時實現(xiàn)3）級控制與部分級控制相結(jié)合方式）級控制與部分級控制相結(jié)合方式移數(shù)網(wǎng)絡(luò)移數(shù)網(wǎng)絡(luò) 第一級第一級 Cube0 級控級控 第二級第二級 Cube1 部分級控部分級控 G1(E,G) G2(F,H) 第三級第三級 Cube2 部分級控部分級控 G3(I),G4(J),G5(K,L) 詳見詳見P240P240表表6.26.23）采用四功能交換單元的廣播式通信）采用四功能交換

33、單元的廣播式通信 交換單元與控制信號交換單元與控制信號I1I2O1O2I1I2O1O2G=00G=01直通直通交換交換I1O1O2I2O1O2G=10G=11上播上播下播下播 實現(xiàn)實現(xiàn)3#與與0#7#部件進行廣播式通信部件進行廣播式通信 B(G0)下播下播 G0=11 E、F(G1)下播下播 G1=11 I、J、K、L(G2)上播上播 G2=10 其控制信號其控制信號G2G1G0=101111B9、三級、三級PM2I互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 1）構(gòu)成：由）構(gòu)成：由PM22, PM21, PM20三級構(gòu)成三級構(gòu)成 2）每級控制信號用兩位二進制數(shù)控制）每級控制信號用兩位二進制數(shù)控制 Gi=00,直通直通 Gi=01，PM2+i( 播下）播下） Gi=10，PM2-i( 播上）播上） 詳見詳見P242P242表表6.166.16 3 3）利用）利用三級三級PM2I互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)1#6#通信時所需通信時所需控制信號控制信號01234567012345670123456701234567 PM2+2 PM2+1 PM2+0 G0=01 G1=00 G2=01 G2G1G0 =010001B 10、三級混洗互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、三級混洗互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 1）構(gòu)成：也由）構(gòu)成：也由Cube0、Cube1、Cube2三級立方體構(gòu)成，三級立方體構(gòu)成，但它與三級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有如下區(qū)別（兩點