Организация ЭВМ и систем: Курс лекций (Позиционные системы счисления. Процессоры семейства IA-32. Лазерные принтеры), страница 36

—  степень узла — для каждого узла;

—  диаметр;

—  размерность;

—  пропускная способность.

Значение этих характеристик следующее.

Чем больше степень узлов, тем выше надёжность, так как чем больше степень, тем больше вариантов маршрута. Если каждый узел имеет степень k, то можно построить такую топологию, что сеть будет оставаться связной при повреждении любых k-1 каналов.

Диаметр сети определяет наибольшее время прохождения пакета между любыми двумя элементами.

Пропускную способность является одной из главных характеристик сети. Её можно характеризовать различными показателями.

Суммарная пропускная способность — это сумма пропускных способностей всех каналов. Она показывает максимальное количество данных, которое в сети может передаваться одновременно в единицу времени. Используется также отношение суммарной пропускной способности к количеству процессоров.

Бисекционная пропускная способность характеризует пропускную способность не отдельного канала, а сети в целом. Определяется она следующим образом. Разделим исходную сеть на две несвязные с равным количеством узлов путём удаления ряда дуг из исходного графа. Затем вычислим суммарную пропускную способность удалённых дуг. Существует множество способов разделения сети межсоединений пополам. Бисекционная пропускная способность — минимум по всевозможным разделениям. Например, бисекционная пропускная способность трёхмерного куба равна четырём.

12.3.  Коммутация

На практике, в узлах сети находятся, как правило, не процессоры или элементы памяти, а коммутаторы. Коммутатор представляет собой устройство, к портам которого может быть подключен, во-первых, процессор или модуль памяти, а во-вторых, каналы, соединяющие его с другими коммутаторами. Коммутатор может передавать пакеты данных из своих входных портов в свои же выходные.

Зачем нужны коммутаторы? Чтобы процессор не тратил время на пересылку пакетов, проследующих данный узел транзитом. В дешёвых и маломощных системах коммутатор физически может быть совмещён с процессором.

Пакет, пересылаемый одним процессором или модулем памяти в другой процессор или модуль памяти, может проходить через множество каналов и промежуточных коммутаторов. Чтобы пакет попал по назначению, коммутаторы должны быть переключены надлежащим образом. Существуют несколько методов переключения коммутаторов.

Первый из них называется коммутацией каналов. Перед тем, как послать пакет, резервируется весь путь от начального пункта до конечного. Достоинства данного метода — простота и высокая скорость передачи пакета. Недостаток — простаивание значительной части сети межсоединений и, как следствие, понижение её пропускной способности.

Второй метод — коммутация пакетов, или коммутация с промежуточным хранением. Путь не резервируется. Каждый коммутатор имеет свой буфер, который может хранить пакеты.

Пакет, поступающий в коммутатор, принимается целиком в буфер и передаётся в следующий коммутатор по направлению к пункту назначения, когда этот коммутатор будет готов к приёму.

Буферизация представляет отдельную проблему. Применяются три метода буферизации.

При буферизации на входе с каждым входным портом коммутатора связывается свой буфер. Буфер работает по принципу очереди (первый вошёл, первый вышел).

Если первый пакет в очереди не может выйти по причине занятости нужного ему коммутатора, канала к нему или порта в этот канал, вся очередь останавливается. В ней стоят и пакеты, ожидающие выхода в свободном направлении. Такая ситуация называется блокировкой очереди.

Во избежание этой проблемы, вместо предыдущего метода можно применять буферизацию на выходе. Здесь буферы связываются с выходными портами коммутатора. Каждый буфер, как и в предыдущем случае, работает по принципу очереди. Достоинство метода — пакеты, направляющиеся в один порт, не могут блокировать пакеты, направляющиеся в другой порт. Недостаток — возможное простаивание части одних буферов при недостатке буферов при других портах.