什么是超立方体互连?


超立方体互连也被定义为二进制 n 维立方体多处理器。超立方体被视为一个松散耦合系统。该系统由 N = 2n 个处理器组成,这些处理器以 n 维二进制立方体的形式连接。每个处理器表示立方体的一个节点。

每个处理器都包含到其他 n 个相邻处理器的直接通信路径。这些路径与立方体的边相关联。处理器可以使用 2n 个不同的 n 位二进制地址授权。每个处理器的发送与其 n 个邻居中的每个邻居的发送都不同,这仅通过一位位置实现。

该图显示了 n 的超立方体结构,其中 n = 1、2 和 3。

一个立方体结构包括 n = 1 和 2n = 2。它有两个通过单个路径连接的处理器。一个二维立方体结构包括 n = 2 和 2n = 4。它有四个节点,这些节点链接成一个正方形。在三维立方体结构中,有八个节点关联为一个立方体。

在 n 维立方体结构中,有 2n 个节点,每个节点中都有一个处理器。每个节点都被授权一个二进制地址,包括两个邻居的地址,它们在特定的一位位置上有所不同。

通过 n 维立方体结构路由消息可能需要 1 到 n 个链路,从源节点到目标节点。例如,节点 000 可以在三维立方体结构中直接与节点 001 交互。它可以从节点 000 通信到节点 111,消息必须通过至少三个链路传输。

可以通过计算源节点地址与目标节点地址的异或来开发路由阶段。所得的二进制值将具有 1 位等效于两个节点不同的轴。然后,消息将与任何一个轴一起传输。

例如,在三维立方体结构中,从 010 到 001 的消息会对这两个地址进行异或,类似于 011。该消息可以沿着第二轴传输到 000,然后沿着第三轴传输到 001。

超立方体结构的描述是英特尔 iPSC 计算机系统。它由 128 (n = 7) 台微型计算机通过通信通道连接而成。每个节点包括一个 CPU、一个浮点处理器、本地内存和串行通信接口单元。

各个节点根据驻留程序独立地操作存储在本地内存中的数据。每个节点的数据和程序通过来自其他节点或立方体管理器的消息传递系统而来。

更新于: 2021-07-27

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