Новосибирский государственный университетФакультет информационных технологий |
А.М.Федотов |
Топология полносвязной коммутационной матрицы на основе матричного коммутатора представляет собой классический пример одноступенчатой динамической сети. Смысл, вкладываемый в понятие «полносвязная матрица», заключается в том, что любой входной порт может быть связан с любым выходным портом. Не совсем официальный термин «кроссбар» берет свое начало с самых первых телефонных коммутаторов, где с помощью штекеров входные линии замыкались на выходные, образуя соединение.
Коммутатор типа кроссбар
представляет собой матрицу, строки
которой образованы проводниками,
связанными с входами, а столбцы - с
выходами. На пересечении линий и
столбцов матрицы находятся управляемые
переключатели, которые могут либо
замыкать соединение строки на столбец,
либо, наоборот, размыкать его. Для
управления переключателями, находящимися на пересечении строк и столбцов такой коммутационной матрицы, кроссбар должен иметь контроллер, который управляет состоянием переключателей на основе
анализа информации об адресе назначения.
Кроссбар n×l способен
соединить n входных и l
выходных терминальных узлов
(процессоров, банков памяти и т. п.),
причем так, что обмен информацией
одновременно могут вести min(n,
l) пар терминальных узлов, и
конфликты при этом не возникают. Новое
соединение может быть установлено в
любой момент при условии, что входной и
выходной порты свободны.
Главное
достоинство топологии состоит том, что
сеть получается неблокирующей и
обеспечивает меньшую задержку в передаче сообщений по сравнению с другими топологиями, поскольку любой путь содержит только один ключ. Тем не менее из-за значительного числа ключей в кроссбаре (n×l)
использование такой топологии в больших
сетях становится непрактичным, хотя это
достаточно хороший выбор для малых
сетей.
Кроссбары могут использоваться в коммутаторах, ориентированных как на коммутацию пакетов, так и на коммутацию
соединений. Они пригодны для применения
в синхронных и асинхронных сетях.
Сети кроссбар традиционно
используются в небольших ВС с
разделяемой памятью, где все процессоры
могут одновременно обращаться к банкам
памяти при условии, что каждый процессор работает со своим банком памяти.
Когда два или более процессоров соперничают за один и тот же банк памяти, срабатывает схема арбитража, разрешающая доступ к банку лишь одному из процессоров, в то время как остальные процессоры вынуждены ожидать. В целом же схема арбитража в кроссбаре может быть менее сложной, чем в случае шины, поскольку конфликты в кроссбаре являются скорее исключением, чем правилом.
При n=l кроссбар называют полным. Топология используется для организации соединений в некоторых серийно выпускаемых вычислительных системах, например в вычислительной системе Earth Simulator фирмы NEC используется кроссбар 639×639.
Основная:
Ключевые термины (головные): Динамическая топология; Неблокирующая топология;
Федотов Анатолий Михайлович |
НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН |