กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

เครือข่ายโอเมก้า (Omega network) เป็นรูป แบบเครือข่าย ที่ใช้กันบ่อยใน สถาปัตยกรรม คอมพิวเตอร์แบบขนาน...

เครือข่ายโอเมก้า

เครือข่ายโอเมก้า (Omega network)เป็นรูปแบบเครือข่ายที่ใช้กันบ่อยในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แบบขนาน เป็นโครงสร้างเครือข่ายทางอ้อมที่อาศัยอัลกอริทึมการเชื่อมต่อแบบสับเปลี่ยนที่สมบูรณ์แบบ (perfect shuffle interconnection algorithm )

วงจรโอเมก้าที่มีองค์ประกอบประมวลผล 8 ตัว

สถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อ

เครือข่ายโอเมก้า 8x8 เป็นเครือข่ายเชื่อมต่อหลายขั้นตอน หมายความว่าหน่วยประมวลผล (PE) เชื่อมต่อกันโดยใช้สวิตช์หลายขั้นตอน อินพุตและเอาต์พุตจะได้รับแอดเดรสตามที่แสดงในรูป เอาต์พุตจากแต่ละขั้นตอนจะเชื่อมต่อกับอินพุตของขั้นตอนถัดไปโดยใช้ ระบบการเชื่อมต่อแบบ สับเปลี่ยนสมบูรณ์ (perfect shuffle ) ซึ่งหมายความว่าการเชื่อมต่อในแต่ละขั้นตอนแสดงถึงการเคลื่อนที่ของสำรับไพ่ที่แบ่งออกเป็น 2 สำรับเท่าๆ กัน แล้วสับเปลี่ยนกัน โดยไพ่แต่ละใบจากสำรับหนึ่งจะสลับกับไพ่ที่ตรงกันจากอีกสำรับหนึ่ง ในแง่ของการแสดงค่าไบนารีของ PE แต่ละขั้นตอนของการสับเปลี่ยนสมบูรณ์สามารถคิดได้ว่าเป็นการเลื่อนบิตไปทางซ้ายแบบวน รอบ กล่าวคือ บิตแต่ละบิตในแอดเดรสจะถูกเลื่อนไปทางซ้ายหนึ่งครั้ง โดยบิตที่มีค่ามากที่สุดจะเคลื่อนไปยังบิตที่มีค่าน้อยที่สุด

ในแต่ละขั้นตอน คู่ของอินพุตที่อยู่ติดกันจะเชื่อมต่อกับองค์ประกอบแลกเปลี่ยนแบบง่าย ซึ่งสามารถตั้งค่าได้ทั้งแบบตรง (ส่งอินพุตผ่านไปยังเอาต์พุตโดยตรง) หรือแบบไขว้ (ส่งอินพุตด้านบนไปยังเอาต์พุตด้านล่าง และในทางกลับกัน) สำหรับองค์ประกอบประมวลผล N ตัว เครือข่ายโอเมก้าจะมีสวิตช์ N/2 ตัวในแต่ละขั้นตอน และ log N ขั้นตอน วิธีการตั้งค่าสวิตช์เหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดเส้นทางการเชื่อมต่อที่มีอยู่ในเครือข่าย ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง วิธีการดังกล่าวสองวิธี ได้แก่ การกำหนดเส้นทางด้วยแท็กปลายทางและการกำหนดเส้นทางด้วยแท็ก XOR ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

เครือข่ายโอเมก้ามีการปิดกั้นสูงมาก แม้ว่าจะมีเส้นทางเดียวที่สามารถสร้างได้จากอินพุตใดๆ ไปยังเอาต์พุตใดๆ ในเครือข่ายเสรีก็ตาม

การกำหนดเส้นทางแท็กปลายทาง

ในการกำหนดเส้นทางด้วยแท็กปลายทาง การตั้งค่าสวิตช์จะถูกกำหนดโดยปลายทางของข้อความเท่านั้น บิตที่มีค่ามากที่สุดของที่อยู่ปลายทางจะถูกใช้ในการเลือกเอาต์พุตของสวิตช์ในขั้นตอนแรก หากบิตที่มีค่ามากที่สุดเป็น 0 จะเลือกเอาต์พุตด้านบน และหากเป็น 1 จะเลือกเอาต์พุตด้านล่าง บิตที่มีค่ารองลงมาของที่อยู่ปลายทางจะถูกใช้ในการเลือกเอาต์พุตของสวิตช์ในขั้นตอนถัดไป และเป็นเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนกว่าจะเลือกเอาต์พุตสุดท้ายได้

ตัวอย่างเช่น หากปลายทางของข้อความคือ PE 001 การตั้งค่าสวิตช์จะเป็น: บน บน ล่าง หากปลายทางของข้อความคือ PE 101 การตั้งค่าสวิตช์จะเป็น: ล่าง บน ล่าง การตั้งค่าสวิตช์เหล่านี้จะคงอยู่ไม่ว่า PE ใดจะเป็นผู้ส่งข้อความก็ตาม

การกำหนดเส้นทางแท็ก XOR

ในการกำหนดเส้นทางด้วยแท็ก XOR การตั้งค่าสวิตช์จะขึ้นอยู่กับ (PE ต้นทาง) XOR (PE ปลายทาง) แท็ก XOR นี้ประกอบด้วยเลข 1 ในตำแหน่งบิตที่ต้องสลับ และเลข 0 ในตำแหน่งบิตที่ทั้งต้นทางและปลายทางมีเหมือนกัน บิตที่มีค่ามากที่สุดในแท็ก XOR จะถูกใช้ในการเลือกการตั้งค่าของสวิตช์ในขั้นตอนแรก หากบิตที่มีค่ามากที่สุดเป็น 0 สวิตช์จะถูกตั้งค่าเป็นแบบส่งผ่าน และหากเป็น 1 สวิตช์จะถูกสลับ บิตที่มีค่ารองลงมาจะถูกใช้ในการตั้งค่าสวิตช์ในขั้นตอนถัดไป และเป็นเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนกว่าจะเลือกเอาต์พุตสุดท้ายได้

ตัวอย่างเช่น หาก PE 001 ต้องการส่งข้อความไปยัง PE 010 แท็ก XOR จะเป็น 011 และการตั้งค่าสวิตช์ที่เหมาะสมจะเป็นดังนี้: A2 แบบตรง, B3 แบบไขว้, C2 แบบไขว้

แอปพลิเคชัน

ในระบบมัลติโปรเซสซิ่ง เครือข่ายโอเมก้าอาจถูกใช้เป็นตัวเชื่อมต่อระหว่างซีพียูและหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันเพื่อลดโอกาสที่ การเชื่อมต่อระหว่าง ซีพียูและหน่วยความจำจะกลายเป็นคอขวด

เครือข่ายประเภทนี้ถูกสร้างขึ้นในระบบประมวลผลแบบมัลติโปรเซสเซอร์ Illinois Cedar, ระบบประมวลผล IBM RP3 และระบบประมวลผล NYU Ultracomputer

ตัวอย่าง

  • การจำลองเครือข่ายโอเมก้าใน c

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

เครือข่ายโอเมก้า (Omega network) เป็นรูป แบบเครือข่าย ที่ใช้กันบ่อยใน สถาปัตยกรรม คอมพิวเตอร์แบบขนาน...

สถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อ

เครือข่ายโอเมก้า 8x8 เป็นเครือข่ายเชื่อมต่อหลายขั้นตอน หมายความว่าหน่วยประมวลผล (PE) เชื่อมต่อกันโดยใช้สวิตช์หลายขั้นตอน อินพุตและเอาต์พุตจะได้รับแอดเดรสตามที่แสดงในรูป เอาต์พุตจากแต่ละขั้นตอนจะเชื่อมต่อกับอินพุตของขั้นตอนถัดไปโดยใช้ ระบบการเชื่อมต่อแบบ...

การกำหนดเส้นทางแท็กปลายทาง

ในการกำหนดเส้นทางด้วยแท็กปลายทาง การตั้งค่าสวิตช์จะถูกกำหนดโดยปลายทางของข้อความเท่านั้น บิตที่มีค่ามากที่สุดของที่อยู่ปลายทางจะถูกใช้ในการเลือกเอาต์พุตของสวิตช์ในขั้นตอนแรก หากบิตที่มีค่ามากที่สุดเป็น 0 จะเลือกเอาต์พุตด้านบน และหากเป็น 1...

การกำหนดเส้นทางแท็ก XOR

ในการกำหนดเส้นทางด้วยแท็ก XOR การตั้งค่าสวิตช์จะขึ้นอยู่กับ (PE ต้นทาง) XOR (PE ปลายทาง) แท็ก XOR นี้ประกอบด้วยเลข 1 ในตำแหน่งบิตที่ต้องสลับ และเลข 0 ในตำแหน่งบิตที่ทั้งต้นทางและปลายทางมีเหมือนกัน บิตที่มีค่ามากที่สุดในแท็ก XOR...