Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Архитектура ЭВМ и систем

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Топология сети

Основными элементами сети являются каналы связи и коммутаторы. Топология определяет их расположение, а именно структуру и связанные с ней характеристики сети.

Топологические характеристики сети. Для отображения структуры сети используют графы, в которых дуги соответствуют каналам связи, а узлы – коммутаторам. Топология сети определяет ряд важных ее характеристик. К ним следует отнести:

  • коэффициент разветвления, с помощью которого оценивают количество каналов связи, подключенных к каждому узлу сети (графа). Чем больше коэффициент разветвления, тем больше вариантов маршрута и тем выше отказоустойчивость. При правильном соединении дуг графа и выборе коэффициентов разветвления сеть может оставаться полносвязной даже в том случае, когда окажутся поврежденными все каналы, кроме одного;
  • диаметр сети межсоединений, который определяется наибольшим расстоянием между двумя узлами по количеству дуг, которые нужно пройти, чтобы попасть из одного узла в другой. От величины диаметра сети зависит максимальная задержка при передаче пакетов от одного процессорного элемента к другому или от процессорного элемента к памяти. Чем меньше диаметр сети, тем выше производительность компьютерной системы. Кроме того, большое значение имеет среднее расстояние между двумя узлами, поскольку от этого зависит среднее время передачи пакета;
  • пропускную способность, определяемую количеством данных в секунду, которые способна передавать сеть. На практике для количественной оценки используют бисекционную пропускную способность, для нахождения которой:
  • • сеть межсоединений разделяют на две несвязанные части с (примерно) равным числом узлов путем удаления из графа ряда дуг;
  • • определяют общую пропускную способность удаленных дуг.

При таком способе оценки среди множества возможных вариантов разделения сети межсоединений на две равные части бисекционная пропускная способность будет иметь минимальное значение из всех возможных. Предположим, что бисекционная пропускная способность составляет N бит/с. Тогда при большом числе взаимодействий между двумя частями сети общую пропускную способность можно сократить до N бит/с и более;

размерность сети, определяемая по числу возможных вариантов перехода из исходного пункта в пункт назначения. По этому показателю выделяют:

нульмерную сеть, в которой отсутствует выбор, т.е. существует только один путь в конечный пункт;

одномерную сеть, в которой имеются два возможных пути в конечный пункт;

двумерную сеть с четырьмя возможными путями передачи в конечный пункт.

Основные виды топологий. Для представления структуры сети воспользуемся графами, отображая каналы связи дугами, а коммутаторы – точками. Процессорные элементы с модулями памяти изображать не будем, полагая, что они через интерфейсы подсоединены к коммутаторам. На рис. 17.6 приведены в виде графов следующие простейшие структуры сетей:

  • нульмерная звезда (рис. 17.6,а), которая представляет собой совокупность внешних узлов (коммутаторов), подключенных к центральному коммутатору (ЦК). Так как все потоки информации проходят через центральный коммутатор, сеть с конфигурацией звезды обладает низкой производительностью и высокой отказоустойчивостью;
  • полное межсоединение (Full Interconnect), при котором каждый узел непосредственно связан с любым другим узлом (рис. 17.6,б). Этот способ соединения также относится к нульмерной топологии. В такой сети пропускная способность между двумя узлами максимальна, диаметр минимален, а отказоустойчивость очень высока. Даже при отказе шести каналов связи система сохраняет работоспособность. Однако с увеличением числа узлов резко возрастают аппаратные затраты;

Разновидности топологии сетей

Рис. 17.6. Разновидности топологии сетей

  • дерево (рис. 17.6, в), относящееся к нульмерной топологии. Верхние узлы, через которые проходит большой поток информации, являются препятствием для повышения производительности сети. Эта проблема разрешается увеличением пропускной способности верхних каналов. Например, при использовании топологии толстого дерева (Fat Tree) самые нижние каналы имеют пропускную способность р, следующий уровень – пропускную способность 2р, каналы следующего уровня – пропускную способность 4р и т.д.;
  • кольцо (рис. 17.6,г) с одномерной топологией, поскольку отправленная информация может попадать в пункт назначения двумя разными путями;
  • решетка, или сетка (рис. 17.6,д), – это двумерная топология, которая применяется во многих коммерческих системах. Она отличается регулярностью структуры и применима к системам большого размера. Ее диаметр определяется как к, где к – число узлов, и при расширении системы увеличивается незначительно;
  • двойной тор (рис. 17.6,е), являющийся разновидностью решетки, у которой соединены края. Поскольку между двумя противоположными узлами всего два транзитных участка, двойной тор имеет большую отказоустойчивость и меньший диаметр, чем обычная решетка;
  • куб (рис. 17.6,ж), относящийся к трехмерной топологии. На рис. 17.6,3 показан четырехмерный куб, полученный из 2 трехмерных кубов, которые связаны между собой. Соединив вместе 4 четырехмерных куба, можно получить пятимерный куб. TV-мерный куб называется гиперкубом, его диаметр равен 2N. Гиперкуб используется в системах с высокой производительностью.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>