Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТОПОЛОГИИ ВС.

В основе архитектуры любой ВС лежит способность к обмену данными между ее компонентами. Коммутационная структура ВС представляет собой сеть, узлы которой связаны между собой трактами передачи данных – каналами. В роли узлов могут выступать процессоры, модули памяти, устройства ввода – вывода, коммутаторы, либо несколько перечисленных элементов, объединенных в группу. Организация внутренних коммутаций ВС называется топологией.

Топологию сети межсоединений (СМС) определяет множество узлов N, объединенных множеством каналов С. Связь между узлами обычно реализуется по двухточечной схеме. Любые два узла, связанные каналом связи, называют смежными узлами или соседями. Каждый канал с=(х,у) € С соединяет один узел – источник х с одним узлом – приемником у, где х, у € N. Узел – источник, служащий началом канала с, будем обозначать s_c, а узел – приемник –второй конец канала –r_c. Часто пары узлов соединяют два канала – по одному в каждом направлении. Канал с=(х,у) характеризуется шириной w_c – числом сигнаьныхлиний; частотой f_c – скоростью передачи битов по каждой сигнальной линии; задержкой t_c - временем пересылки бита от одного узла к другому. Для большинства каналов задержка находится в прямой зависимости от физической длины линии связи. l_c и скорости распространения сигнала v

Полоса пропускания канала b_c определяется выражением b_c = w_c f_c

В зависимости от того, остается ли конфигурация взаимосвязей неизменной, по крайней мерепока выполняется определенное задание, различают сети со статической и динамической топологиями. В статических сетях структура взаимосвязей фиксирована. В сетях с динамической топологией – в процессе выполнения заданий конфигурация может быть оперативно изменена.

Узел в сети может быть терминальным, то есть источником или приемником данных, коммутатором, пересылающим информацию с входного порта на выходной, или совмещать обе роли. В сетях с непосредственными связями каждый узел одновременно является как терминальным узлом, так и коммутатором, и сообщения пересылаются между терминальным узлами напрямую. В сетях с косвенными связями узел может быть либо терминальным, либо коммутатором, но не одновременно, поэтому сообщения передаются опосредствовано, с помощью выделенных коммутирующих узлов. Оба варианта называют часто прямыми и косвенными сетями, а терминальный узел – терминалом. Существуют также топологии, которые нельзя однозначно причислить ни к прямым, ни к косвенным. Любую прямую СМС можно изобразить в вде косвенной, разделив каждый узел на два – терминальный узел и узел коммутации. Современные прямые сети реализуются именно таким образом – коммутатор отделяется от терминального узла и помещается в выделенный маршрутизатор. Основные преимущества прямых СМС в том, что коммутатор может использовать ресурсы терминальной части своего узла. Это становится сузественным, если учесть, что последний включает в себя вычислительную машину или процессор.

Тремя важнейшими атрибутами СМС являются:

· Стратегия синхронизации;

· Стратегия коммутации;

· Стратегия управления.

Две возможные стратегии синхронизации в сети- это синхронная и асинхронная. В синхронных СМС все действия жестко согласованы во времени, что обеспечивается за счет единого генератора тактовых импульсов (ГТИ), сигналы которого одновременно транслируются во все узлы. В асинхронных сетях единого генератора нет, а функции синхронизации распределены по всей системе, причем в разных частях сети могут использоваться локальные ГТИ.

В зависимости от выбранной стратегии коммутации различают сети с коммутацией соединений и сети с коммутацией пакетов. Как в первом, так и во втором вариантах информация пересылается в виде пакета. Пакет представляет собой группу битов, для обозначения которой часто применяют термин сообщение.

В сетях с коммутацией соединений путем соответствующей установки коммутирующих элементов сети формируется тракт от узла – источника до узла приемника, сохраняющийся, пока весь доставляемый пакет не достигнет пункта назначения.. пересылка сообщений между определенной парой узлов производится всегда по одному и тому же маршруту.

Сети с коммутацией пакетов предполагают, что сообщение самостоятельно находит свой путь к месту назначения. В отличие от сетей с коммутацией соединений, маршрут от исходного пункта к пункту назначения каждый раз может быть иным. Пакет последовательно проходит через узлы сети. очередной узел запоминает принятый пакет в своем буфере временного хранения, анализирует его и делает выводы, что с ним делать дальше. В зависимости от загруженности сети принимается решение о возможности дальнейшей немедленной пересылки пакета к следующему узлу и о дальне2йшем маршруте следования пакета на пути к цели. Если все возможные тракты для перемещения пакета в очередном узле заняты, в буфере узла формируется очередь пакетов, которая рассасывается по мере освобождения линий связи между узлами. Если очередь насыщается, то в соответствии с одной из стратегий маршрутизации происходит отбрасыванием хвоста, т.е. отказ от вновь поступающих пакетов.

СМС также можно классифицировать по тому, как в них организовано управление. В некоторых сетях, особенно с переключением соединений, необходимо централизованное управление. (Рис)

Рис.

Процессоры Пр посылают запрос на обслуживание в единый контроллер сети, который производит арбитраж запросов с учетом заданных приоритетов и устанавливает нужный маршрут к необходимому модулю памяти. К данному типу следует отнести сети с шинной топологией. Коммутационные матрицы также строятся как сети с централизованным управлением, которое осуществляется сигналами от центрального процессора.. приведенная схема применима и к сетям с коммутацией пакетов.. Здесь тег маршрутизации, хранящийся в заголовке пакета, определяет адрес узла назначения. Большинство из серийно выпускаемых ВС имеют именно этот тип управления.

В ВС с децентрализованным управлением функции управления распределяются по узлам сети.

Вариант с централизацией проще реализуется, но расширение сети в этом случае связано со значительными трудностями. Децентрализованные сети в плане подключения дополнительных узлов значительно гибче, однако взаимодействие узлов в таких сетях значительно сложнее.

В ряде сетей связь между узлами обеспечивается посредством множества коммутаторов, но существуют также сети с одним коммутатором. Наличие большого числа коммутаторов ведет к увеличению времени передачи сообщения, но позволяет использовать простые переключающие элементы. Подобные сети обычно строятся, как многоступенчатые.