这些直接连接的网络拓扑之间的可扩展性(成本和吞吐量)的顺序是什么?

What's the order of scalability (cost and throughput) between these directly connected network topologies?

我需要知道这些网络拓扑之间的可扩展性(成本和传输速度)的顺序:完全连接、线性、环形、2D 网络、2D 环面(它们是之前的 2D 扩展),以及超立方体。

我想根据其可扩展性的价值对它们进行排序。例如,完全连接在传输速度方面具有最佳价值之一,因为每个元素都连接到所有其他元素,但在成本方面具有最低价值,因为您必须将每个新元素连接到所有其他元素。

抱歉,如果术语或问题本身有些不正确,我并不是该领域的真正专家,但我需要对这个问题的某种回答。

谢谢。

我们可以列出列出的网络的一些参数,例如使用https://www.cs.uky.edu/~jzhang/CS621/chapter3.pdf

的第55页“3.16c:静态网络的特征”

Parallel and Distributed Computing. Chapter 3: Models of Parallel Computers and Interconnections

作者:Jun Zhang,肯塔基大学计算机科学系高性能计算与计算机模拟实验室

p台机器(节点)的网络参数为:

  • Links per node - 每个节点将有一个或多个links;一些网络也会有多端口交换机 (star, tree=star_of_stars)
  • Link 每个网络 - 网络中的 links(电缆)总数

  • 直径-将通过多少个中转节点(交换机)(最差数)

  • 二分宽度 - 应删除多少 link 以将网络分成两个未连接的两半

Fully connected,

每对节点之间有直接连接,每个节点plinks,网络中p*(p-1)/2links(非常高),直径为1 (最好的),二等分宽度 p*p/4

linear bus, (linear array)

每个节点通常有一个(共享介质;无法扩展)或两个连接(点对点)。对于 p2p 连接,第一个和最后一个节点只有 1 link。 Links 每个网络 = p-1,直径 = p-1,二等分宽度 = 1.

ring,

每个节点有两个连接(left/right;它是一维环面),网络中有 p 个连接(links)。直径p-2(平均值p/2),二等分宽度2.

2D net (2d mesh)

每个节点有4个连接(up/down/right/left),但边缘节点有一些未连接。 p个节点的网络是一个高度=sqrt(p)的正方形网络。 2*(p-sqrt(p)) 在网络中连接 links,直径 2*(sqrt(p)-1),二等分宽度 sqrt(p)

2D torus

每个节点有4个连接(up/down/right/left),边缘节点与其他边缘有连接。 2*p 在网络中连接 links,直径 ~sqrt(p),二等分宽度 2*sqrt(p)

hypercube

n 维度上的超立方体有 p=2^n 个节点,因此 n = log_2 (p)。因此,每个节点每个维度都有 link - n links 或 log(p)。网络中有p*log(p)/2个连通link个,log(p)个直径,p/2个二等分宽度。

尝试计算 p=10 的一些数字; p=100; p=10000。可以有不同的网络成本模型,例如我们可以使用 "links per network" 参数对每个端口和每条电缆的一些成本进行建模,例如,我们可以有每个端口 100 美元和 10 美元电缆(或 500 美元端口;不再每张卡 2 个端口和 70 美元短电缆/500 美元长电缆)。或者我们可以使用每个网卡的一些成本..或者我们可以买得起一些交换机,但是我们将没有完全二分带宽....