適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)及方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)及方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]高性能計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需求需要提供硬件和軟件的最佳化使用，并利用包含一個(gè)或多個(gè)微處理器和存儲(chǔ)器的處理節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有時(shí)被稱作共享多處理器系統(tǒng)，在一個(gè)共享的多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，視處理器為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以相互連接，使它們可以彼此進(jìn)行通信，以共享操作系統(tǒng)、資源、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)器等。[0003]并行運(yùn)算計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的隨著計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加，節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)通信會(huì)大幅度增加，為了使兩兩節(jié)點(diǎn)之間的通信速度增快，會(huì)使用交換器來(lái)作為各節(jié)點(diǎn)間通信之用。然而，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量愈大，所使用的交換器的數(shù)量就愈多，而使用例如胖樹(shù)（FatTree)結(jié)構(gòu)的交換器的層數(shù)亦會(huì)增加，因而造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成本亦會(huì)增加?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]有鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)及方法，其建構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)算法計(jì)算而獲得兩兩節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，而達(dá)到兩兩節(jié)點(diǎn)之間的通信速度更為快速，而可以不使用交換器或部分不使用交換器來(lái)進(jìn)行兩兩節(jié)點(diǎn)之間的通信，因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成本亦不會(huì)增加。[0005]本發(fā)明的第一方面提供一種適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)，其包括：[0006]多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一節(jié)點(diǎn)是一單核芯片、一處理器、一計(jì)算機(jī)、一組計(jì)算機(jī)的內(nèi)部最佳化組及一計(jì)算機(jī)中心的其中一個(gè)，每一節(jié)點(diǎn)內(nèi)建有一路由表，根據(jù)該路由表于該等節(jié)點(diǎn)中的任一起始節(jié)點(diǎn)及任一目的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信傳輸；[0007]其中，該路由表的建立包括下列步驟：[0008]計(jì)算該等節(jié)點(diǎn)中一起始節(jié)點(diǎn)及一目的節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑的一最短路徑，其中該最短路徑是無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)或有至少一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)于該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)之間；[0009]移除該最短路徑中的該起始節(jié)點(diǎn)及第一中繼節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑，找出該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑的另一最短路徑，而該另一最短路徑重復(fù)此步驟找出該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)間的其它的最短路徑；以及[0010]依據(jù)該等節(jié)點(diǎn)中任一該起始節(jié)點(diǎn)及任一該目的節(jié)點(diǎn)間的所有最短路徑建立該路由表。[0011]本發(fā)明的第二方面是提供一種適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)方法，其應(yīng)用于一無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)，該無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一節(jié)點(diǎn)是一單核芯片、一處理器、一計(jì)算機(jī)、一組計(jì)算機(jī)之內(nèi)部最佳化組及一計(jì)算機(jī)中心的其中一個(gè)，該方法包括下列步驟：[0012]將一路由表存放在該等節(jié)點(diǎn)的每一節(jié)點(diǎn)中；以及[0013]由該無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)根據(jù)該路由表于該等節(jié)點(diǎn)中的任一起始節(jié)點(diǎn)及任一目的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信傳輸；[0014]其中，建立該路由表包括下列步驟：[0015]計(jì)算該等節(jié)點(diǎn)中一起始節(jié)點(diǎn)及一目的節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑的一最短路徑，其中該最短路徑無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)或有至少一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)于該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)之間；[0016]移除該最短路徑中的該起始節(jié)點(diǎn)及第一中繼節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑，找出該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)間的另一最短路徑，而該另一最短路徑重復(fù)此步驟找出該起始節(jié)點(diǎn)及該目的節(jié)點(diǎn)間的其它的最短路徑；以及[0017]依據(jù)該等節(jié)點(diǎn)中任一該起始節(jié)點(diǎn)及任一該目的節(jié)點(diǎn)間的所有最短路徑建立該路由表?！靖綀D說(shuō)明】[0018]圖1為本發(fā)明的適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)架構(gòu)示意圖；[0019]圖2為本發(fā)明的適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)方法的流程圖；以及[0020]圖3為本發(fā)明的建立路由表的方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0021]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能更進(jìn)一步了解本發(fā)明，下文特列舉本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及所欲達(dá)成的功效。[0022]圖1為本發(fā)明的適用并行運(yùn)算的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)架構(gòu)示意圖。在圖1中，無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)編號(hào)1、2、-·、16)，每一節(jié)點(diǎn)為一單核芯片（singlecoreonchip)、一處理器、一計(jì)算機(jī)、一組計(jì)算機(jī)的內(nèi)部最佳化組（agroupofinternallyoptimizedgroupofcomputers)或一計(jì)算機(jī)中心(acomputationalcenter)，每一節(jié)點(diǎn)內(nèi)建有一路由表（routingtable)。無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)根據(jù)路由表的傳輸路徑的數(shù)據(jù)在該等節(jié)點(diǎn)中的任一起始節(jié)點(diǎn)及任一目的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信傳輸。[0023]本發(fā)明的實(shí)施例以16個(gè)節(jié)點(diǎn)為例說(shuō)明無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)的通信操作，但該節(jié)點(diǎn)數(shù)量并非局限本發(fā)明，本發(fā)明的無(wú)交換器網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可高達(dá)數(shù)千個(gè)或甚至超過(guò)萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量。[0024]路由表的通信路徑的起始節(jié)點(diǎn)及目的節(jié)點(diǎn)間的最短路徑的計(jì)算利用一窮舉法、一迪科斯徹算法（Dijkstra'salgorithm)或一法弗洛伊德（Floyd-Warshall)算法算法等算法以建立該路由表的路徑數(shù)據(jù)。[0025]首先由上述的算法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)系統(tǒng)的任意兩節(jié)點(diǎn)A至B(起始節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)）間的最短路徑，在找到節(jié)點(diǎn)A至B間的最短路徑之后，將節(jié)點(diǎn)A與連接節(jié)點(diǎn)A的節(jié)點(diǎn)（即第一中繼節(jié)點(diǎn)）間的連接路徑予以切斷，再以少掉此連接路徑的拓樸尋找節(jié)點(diǎn)A至B間的另一最短路徑，重復(fù)前述的步驟，將另一最短路徑的節(jié)點(diǎn)A與連接節(jié)點(diǎn)A的另一第一中繼節(jié)點(diǎn)間的連接路徑予以切斷，再以少掉此連接路徑的拓樸尋找節(jié)點(diǎn)A至B間的所有其它的最短路徑。[0026]再者，若節(jié)點(diǎn)A至B間的最短路徑的節(jié)點(diǎn)A與第一中繼節(jié)點(diǎn)間的所有連接路徑都已經(jīng)被考慮過(guò)，便開(kāi)始考慮刪掉節(jié)點(diǎn)A至B間的最短路徑的第二層路徑（第一中繼節(jié)點(diǎn)及連接第一中繼節(jié)點(diǎn)的第二中繼節(jié)點(diǎn)間的連接路徑）、第三層路徑（第二中繼節(jié)點(diǎn)及連接第二中繼節(jié)點(diǎn)的第三中繼節(jié)點(diǎn)間的連接路徑）、…，并以上述尋找最短路徑方式以找出節(jié)點(diǎn)A至B間分別對(duì)應(yīng)于第二層路徑、第三層路徑、…的最短路徑。如此循環(huán)，便可以找到節(jié)點(diǎn)A至B間的η個(gè)最短路徑，η可以是使用者自己訂定的正整數(shù)。[0027]當(dāng)拓樸大、節(jié)點(diǎn)數(shù)多的時(shí)候，計(jì)算最短路徑會(huì)是一個(gè)計(jì)算負(fù)擔(dān)很重的問(wèn)題。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)量很平均、結(jié)構(gòu)最佳化之后，可以考慮不要以節(jié)點(diǎn)的起點(diǎn)與終點(diǎn)為條件來(lái)設(shè)定通信路徑的路由，而可簡(jiǎn)化地考慮目前節(jié)點(diǎn)與次一節(jié)點(diǎn)間連接路徑來(lái)作為通信路徑的路由。[0028]圖1的節(jié)點(diǎn)架構(gòu)是經(jīng)Dijkstra's算法計(jì)算獲得下述一組兩兩節(jié)點(diǎn)間的最短路徑：[0029]14-15,14-15-2,14-4,14-4-1，14-15-7,14-11-16,14-1卜9,14-5-8,14-5，14-15-12,14-11，14-11-10,14-5-6,14-4-13,14-4-3,15-14,15-2,15-14-4,15-2-1，15-7,15-2-16,15-12-9,15-7-8,15-14-5,15-12,15-14-11，15-12-10,15-7-6,15-12-13，15-2-3,2-15-14,2-15,2-卜4,2-1，2-15-7,2-16,2-卜9,2-3-8,2-15-14-5,2-15-12，2-16-11，2-3-10,2-卜6,2-16-13,2-3,4-14,4-14-15,4-1-2,4-1，4-14-15-7,4-13-16，4+9,4-3-8,4-14-5,4-13-12,4-14-11，4-3-10,4+6,4-13,4-3,1-4-14，卜2-15,1-2，卜4，卜6-7,卜2-16,1-9,1-9-8,1-6-5,1-9-12,卜9-11，1-6-10,卜6，卜4-13,1-2-3，7-15-14,7-15,7-15-2,7-15-14-4,7-6-1，7-16,7-8-9,7-8,7-8-5,7-15-12,7-16-11，7-6-10,7-6,7-16-13,7-8-3,16-11-14,16-2-15,16-2,16-13-4,16-2-1，16-7,16-11-9，16-7-8,16-13-5,16-13-12,16-11，16-11-10,16-7-6,16-13,16-2-3,9-11-14,9-12-15，9-卜2,9-卜4,9-1，9-8-7,9-11-16,9-8,9-8-5,9-12,9-11，9-12-10,9-卜6,9-12-13，9-8-3,8-5-14,8-7-15,8-3-2,8-3-4,8-9-1，8-7,8-7-16,8-9,8-5,8-9-12,8-9-11，8-3-10,8-7-6,8-5-13,8-3,5-14,5-14-15,5-14-15-2,5-14-4,5-6-1，5-8-7,5-13-16，5-8-9,5-8,5-13-12,5-14-11，5-6-10,5-6,5-13,5-8-3,12-15-14,12-15,12-15-2，12-13-4,12-9-1，12-15-7,12-13-16,12-9,12-9-8,12-13-5,12-9-11，12-10,12-10-6，12-13,12-10-3,11-14,11-14-15,1卜16-2,1卜14-4,1卜9-1，11-16-7,11-16,11-9，1卜9-8,11-14-5,11-9-12,11-10,11-10-6,11-16-13,1卜10-3,10-11-14,10-12-15，10-3-2,10-3-4,10-6-1，10-6-7,10-11-16,10-12-9,10-3-8,10-6-5,10-12,10-11，10-6，10-12-13,10-3,6-5-14,6-7-15,6-卜2,6-卜4,6-1，6-7,6-7-16,6-1-9,6-7-8,6-5，6-10-12,6-10-11，6-10,6-5-13,6-10-3,13-4-14,13-12-15,13-16-2,13-4,13-4-1，13-16-7,13-16,13當(dāng)前第1頁(yè)1 2