Новосибирский государственный университетФакультет информационных технологий |
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.
Ключевые термины: динамическая топология; неблокирующая топология;
Федотова Ольга |
НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН |