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系统结构 第六章 互联网络

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第六章-网络基础知识及答案

第六章-网络基础知识及答案

第六章网络基础一、选择题 1 .在开放系统互连参考模型A.物理层 B .网络层 2 .在计算机网络发展过程中，A . OCT PUSB . Nowell（OSI ）中，最底层是 _______ 。

C .传输层 D .数据链路层 _____ 对计算机网络的形成与发展影响最大。

C . DATAPAC D. ARPANET 3 .为了指导计算机网络的互联、互通和互访, 为（ ISO 颁布了 OSI 参考模型，其基本结构分 ）。

A. 4 层 B. 54 . ______ 是属于网络传输媒体。

A .电话线、电源线、接地线 C .双铰线、同轴电缆、光纤 C. 6 D. 电源线、双铰线、接地线 电源线、光纤、双铰线5 . ______ 不是信息传输速率比特的单位。

A . bit/s B . b/s C . bps D. t/s6 .网络类型按地理范围分为 ___________ 。

A .局域网、以太网、广域网 B .局域网、城域网、广域网 C .电缆网、城域网、广域网 D .中继网、局域网、广域网7 .下列操作系统中不是 NOS 网络操作系统）的是 A. DOS B . NetWare C . Windows NT8 .局域网硬件中占主要地位的是 _________ 。

A.服务器 B. 工作站 C .公用打印机 LAN 是 ___________ 的英文的缩写。

.城域网 B .网络操作系统 C.局域网 计算机网络与一般计算机互联系统的区别是有无 高性能计算机 B .网卡 C .光缆相连 .计算机网络的通信传输介质中速度最快的是 .同轴电缆 B.光缆 C .双绞线 D9 . A 10.A.11A OLin UX.网卡.广域网______ 为依据。

D.网络协议O.铜质电缆12 .通过网上邻居将网络上某计算机共享资源中的文件删除后 A.不可恢复 C.可以在网络上其他计算机上找到 13 . OSI 模型的最高层是A. C.14 A. 15 A. 16 A. 仃A. 18 AB.可以在本机回收站中找到 D.可以在被删除的计算机上找到 ，最低层是 ___ 网络层/应用层 B .应用层/物理层 传输层/链路层 D .表示层/物理层.以下________ 不是计算机网络常采用的基本拓扑结构。

计算机科学导论 第六章 计算机网络

计算机科学导论 第六章 计算机网络

传输层
网络层提供主机（点）到主机（点）的连接 功能：负责客户端和服务器进程之间的消息 的逻辑传输，是端（端口）到端（端口）的连 接 server
client
网络层只是找到网络上的主机，而传输层则是 用户如何通过客户机上的不同应用程序来实现对服 找到要访问的进程（程序）。 务器不同资源的访问，如迅雷下载服务器资源，浏 览公司网站或读取公司数据。
–总线结构的优点
• 结构简单/布线容易/可靠性高/易于扩充。 • 节省连接线/连接成本较低。 • 早期的同轴电缆局域网多采用这种结构。
–总线结构的缺点
• 故障诊断相对困难。 • 总线故障会引起整个网络的瘫痪。 • 同一时刻只能有一个结点发送数据，存在总线的使用 权争用。
8
• 环形结构
–连接方式
• 所有站点连接在一个封闭的环路中。 • 一个站点发出的数据要通过所有的站点，最后回到 起始站点。 • 某个站点接收到数据，要把此数据的目标地址与本 站点地址进行比较，相同时才接收该数据。
网络层
定义了基于IP协议的逻辑地址 功能：负责数据包从源主机到目的主机的发 送，并选择最佳路径
连接外网使用的路由器属于网络层
网络层通过IP地址对不同主机进行寻址。
IP地址
Internet是由不同物理网络互连而成，不同网 络之间实现计算机的相互通信必须有相应的地 址标识，这个地址标识称为IP地址。IP地址提 供统一的地址格式即由32Bit位组成。
域名系统
域名系统 用具有直观意义的字符串来表示地址。 域名实际就是名字，采用层次结构，按 地理域或机构域进行分层。 格式： 主机名.三级域名.二级域名.顶级域名 顶级域名一般为机构性域名和地理性 域名
因特网的域名举例：
• 中央电视台向因特网提供万维网服务的计算 机的域名是：

计算机应用基础第六章计算机网络基础

计算机应用基础第六章计算机网络基础
产生了两种国际通用的最重要的体系结构，即 TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结 构（ISO OSI/RM）。
随着TCP/IP体系结构在网络中的广泛应用，标 志Internet的诞生。
计算机应用基础第六章计算机网络 基础
计算机网络的发展历程
第四个阶段 :以下一代Internet为中心的 新一代网络。
计算机应用基础第六章计算机网络 基础
按网络覆盖的地理范围分类
2.城域网(MAN :metropolitan area network) 连接方式：与局域网类似， 距离：10－100公里的区域。
城域网列为单独一类的原因是有了独立的可 实施标准。
比如：重庆电大的网络系统就是一个城域网。
计算机应用基础第六章计算机网络 基础
计算机网络的发展历程
第一阶段:20世纪60年代中期之前的以主机为中 心的第一代计算机网络。
典型应用：是由一台计算机和全美范围内2 000 多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计 算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU和 内存。
其他常见产品：VAX 计算机。 这样的通信系统已具备了网络的雏形。
计算机应用基础第六章计算机网络 基础
计算机网络的发展历程
第二个阶段:20世纪60年代中期至70年代的以通信 子网为中心的第二代计算机网络。
典型代表：是美国国防部高级研究计划署的计算 机分组交换网ARPAnet，ARPAnet标志着计算机 网络发展进入了一个新纪元，使计算机网络的概 念发生了根本性的变化，它被认为是Internet的前 身。
计算机应用基础网考课
第六章 计算机网络基础
计算机应用基础第六章计算机网络 基础
第六章考试内容
计算机网络基本知识 Internet基本知识 网络连接

第六章Internet基础

第六章Internet基础

第六章Internet基础一、教学目标：1. 了解Internet的发展历史2. 掌握Internet的基本功能3. 掌握Internet的组成4. 掌握Internet的地址和域名服务5．了解Internet的接入方式二、教学重点、难点Internet的地址和域名服务三、技能培训重点、难点配置Internet的域名服务器，认识Internet的接入方式四、教学方法教师讲解、演示，学生思考、记忆；教师提问五、教具使用计算机一台、多媒体幻灯片演示六、教学内容与过程导入：提问学生家中有无计算机、计算机以怎样的方式接入Internet。

引导学生思考、回答并相互补充。

教师总结归纳Internet的组成，域名及接入方式。

讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）第六章Internet基础6．1 Internet概述Internet 的全称是InterNetwork，中文称为国际互联网。

Internet是集现代计算机技术、通讯技术于一体的全球性计算机互联网，它是由世界范围内各种大大小小的计算机网络相互连接而成的全球性计算机网络。

6．1．1．Internet的产生Internet是由美国的军事网络ARPANET发展而来的。

6．1．2．Internet的发展1991年，时任美国国会参议员的戈尔率先提出建立“信息高速公路”的设想。

从1994年开始，Internet开始由以科研教育服务为主向商业性计算机网络转变。

1994年11月，美国网景公司推出了其划时代的产品——Internet浏览器Netscape Navigator 1.0，这又一次极大方便了人们在网上的搜索和浏览，因而激起了一次用户上网的高潮。

1995年美国国家科学基金会宣布，不再向Internet提供资金，Internet从此完全走上了商业化的道路。

1996和1997年，由于各国对网络基础设施建设投入的加大，Internet在全球的拓展更加迅猛。

经过30年的发展，Internet已经成为连通世界上几乎所有国家、数千万台主机和数亿用户的网际网。

《网络体系结构》课件

《网络体系结构》课件

网络安全的未来发展
人工智能在网络安 全中的应用
人工智能可用于预测网络攻击
行为，加强网络安全防御。
区块链技术的网络 安全应用
区块链技术可以确保数据的安
全性和不可篡改性，用于加强
网络安全。
云安全的挑战与解决 方案
云安全面临着数据隐私和访问 控制等挑战，而安全监控和加 密技术则是解决这些挑战的关 键。
网络安全Байду номын сангаас决方案
谢谢观看！下次再见
网络体系结构的 演变
网络体系结构的演变从早期的单一主机到分布式计算，从 局域网演变到互联网，从传统的中心化体系结构到边缘计 算。
网络体系结构的演变
单一主机
网络仅由单一主机 组成
互联网
连接全球各地网络
边缘计算
在数据源附近进行 计算
分布式计算
多台计算机共同完 成任务
● 02
第2章 OSI参考模型
OSI参考模型概 述
防火墙
用于控制网络流量， 保护内部网络免受
外部攻击
加密技术
用于保护数据的机 密性和完整性
入侵检测系统
监控网络流量，及 时发现异常行为
01 网络攻击
包括DDoS攻击、恶意软件、黑客攻击等
02 数据泄露
包括敏感数据泄露、隐私泄露等
03 合规要求
如GDPR、HIPAA等要求的合规性
网络安全的未来发展
未来，人工智能将被广泛应用于网络安全领域，帮助提高网 络安全的智能化水平。区块链技术的发展也将为网络安全带 来更多创新。同时，云安全将面临挑战，但也必将迎来更多 解决方案。
网络体系结构的分类
分布式体系结 构
多个网络间互相连 接
对等体系结构

06第六章_VR的计算体系结构

06第六章_VR的计算体系结构

流水线瓶颈决不仅仅局限于应用程序阶段。对一个给定的CPU和图形加速卡， 如果减少场景中光源的数目，同时增加图像帧的刷新率，则瓶颈会出现在几何 处理阶段。这样的流水线称为变换-限制。最后，如果降低显示窗口的尺寸或 分辨率，同时增加流水线的输出，则瓶颈会出现在光栅化阶段。这种情况下的 流水线称为填充- 限制。 虚拟现实（LNTU） 虚拟现实（LNTU） 第6章 VR的计算体系结构 VR的计算体系结构
6.1 绘制流水线
6.1.1 图形绘制流水线
绘制流水线的 一个例子 HP Visualize fx卡是用硬 件实现几何 处理阶段和 光栅化阶段 的一个典型 例子。
虚拟现实（LNTU） 虚拟现实（LNTU） 第6章 VR的计算体系结构 VR的计算体系结构
5
6.1 绘制流水线
6.1.1 图形绘制流水线
7
6.1绘制流水线 6.1绘制流水线
6.1.2 触觉绘制流水线
现代VR仿真系统在满足实时约束条件下需要实现另一些感觉模态，如触觉。 这可以通过多阶段的触觉绘制流水线完成。
第一阶段，主要是从数据库中加载三维对象的物理特性，包括表面柔性、光 滑度、重量和表面温度等。流水线的第一阶段还要执行碰撞检测，以确定是否 有虚拟对象发生碰撞。与图形流水线不同，在触觉绘制流水线中，只有在场景 中发生碰撞的结构才被传送到流水线的下一阶段。 虚拟现实（LNTU） 虚拟现实（LNTU） 第6章 VR的计算体系结构 VR的计算体系结构
2
6.1 绘制流水线
术语“绘制”通常与图形密切相关。它表示把组成虚拟世界的三维几何 模型转变成展示给用户的二维场景的过程。绘制也包括其他各种感觉模 态，例如触觉。 流水线结构是一种通过并行执行多个任务部件来加速处理过程的方法。 绘制流水线指的是把绘制过程划分成几个阶段，并把它们指派给不同的 硬件资源。

第六章 计算机网络基础知识

第六章 计算机网络基础知识

第六章计算机网络基础知识1.【单选】TCP的中文含义是什么_______？A. 信息协议B. 内部协议C. 网络互联协议D. 传输控制协议正确答案是：D2.【单选】在Internet基本服务功能中，远程登录使用的命令是______。

A. mailB. openC. ftpD. telnet正确答案是：D3.【单选】帧中继Frame Relay.交换是以帧为单位进行交换，它是在_______上进行的。

A. 物理层B. 数据链路层C. 网络层D. 运输层正确答案是：B4.【单选】用双绞线连接的网络单段线路的最大长度为（）。

A. 100米B. 185米C. 200米D. 500米正确答案是：A5.【单选】计算机通信协议的TCP称为_________A. 传输控制协议B. 网间互联协议C. 邮件通信协议D. 网络操作系统协议正确答案是：A6.【单选】电子邮件（Email）是______。

A. 有一定格式的通信地址B. 以磁盘为载体的电子信件C. 网上一种信息交换的通信方式D. 计算机硬件地址正确答案是：C7.【单选】IP地址是由（）组成。

A. 三个点分隔着主机名、单位名、地区名和国家名B. 三个点分隔着4个0-255的数字C. 三个点分隔着4个部分，前两部分是国家名和地区名，后两部分是数字D. 三个点分隔着4个部分，前两部分是主机名和单位名，后两部分是数字正确答案是：B8.【单选】计算机网络技术包含的两个主要技术是计算机技术和（）。

A. 微电子技术B. 通信技术C. 数据处理技术D. 自动化技术正确答案是：B9.【单选】按照网络分布和覆盖的地理范围，可将计算机网络分为（）。

A. 局域网、互联网和internet网B. 广域网、局域网和城域网C. 广域网、互联网和城域网D. Internet网、城域网和Novell网正确答案是：B10.【单选】所谓媒体是指？（）A. 信息标示和传播的载体B. 各种信息的编码C. 计算机的输入输出信息D. 计算机屏幕显示的信息正确答案是：A11.【单选】将一台计算机以仿真终端方式登陆到一个远程的分时计算机系统称为_______。

计算机网络

计算机网络

欢迎阅读第一章：三类网络：电信网络有线电视网络计算机网络互联网基本特点：连通性共享计算机网络的组成：若干结点和连接这些结点的链路组成结点分类：计算机集线器交换机或路由器等互联网internet：泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络因特网 Internet 指当前全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定互联网运输层：两台主机中进程之间的通讯提供数据传输服务TCP 面向连接的可靠的数据传输服务单位报文段UDP 提供无连接的最大交付的数据传输服务单位用户报文数据网络层：将报文封装成组或者包数据链路层：ip数据报封装成帧物理层：透明传输比特流实体：任何可以发送或接收信息的软件进程协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合两个对等的实体间的通讯：使得本层能够向上一层提供服务要实现本层还需要使用下一层的提供的服务第二章：物理层的基本概念：作用：透明传输比特流特性：1.机械特性2电气特性 3功能特性 4过程特性数据通讯系统组成：源系统传输系统目的系统3.透明4.多种网络层协议5.多种链路PPP协议的组成1.一个将IP数据包封装到串行链路的方法2.一个用来建立和配置测试数据链路连接的LCP3.一套网络控制协议NCP局域网的特点：一个单位所有地理范围和站点数目均有限局域网优点：1.广播功能一个站点可以很方便访问全网2.便于系统的扩展和逐渐演变3.提高系统的可靠性CSMA的要点：载波监听---✍碰撞检测---✍边听边发---✍碰撞停止-✍随机重复CSMA要点解释载波监听：不管在发送前还是发送中各个站点必须不停的检测信道碰撞检测：同一时间只能允许一台计算机发送数据边听边发：即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压变化情况以便判断自己在发送数据时其他的站点是否也在发送数据1.IP层抽象的互联网只能看到IP数据报2.路由器只根据目的站IP地址的网络路由选择3.局域网的链路只能看到MACIP层分组转发划分子网原因：1.IP地址空间利用率有时很低2.给物理网络分配网络号会使路由表太大3.两级IP不够用路由器选择协议1.内部网关协议2.外部网关协议RIP的特点是：1.仅和相邻路由器交换信息2.路由器交换信息是当前路由器所知道的全部信息3.按固定的时间间隔交换路由信息格式：源端口目的端口长度检验和TCP概述1.面向连接的运输层2.TCP是点对点3.TCP提供可靠交付4.TCP提供全双工5.面向字节流TCP的连接套接字Socket=IP地址：端口第六章应用层应用层协议：通过位于不同的多个应用进程之间的通信和协同工作完成客户服务器方式：客户服务器客户是服务请求方服务器是服务提供方域名解析 DNSMail(三级域名).cctv（二级域名）.com（顶级域名）（1）国家顶级域名 CN中国 US 美国 uk 表示（2）通用顶级域名 com公司 net 网络服务机构 org 非盈利组织 int 国家组织模2运算结果为：余数为1001，所以CRC校验码为1001。

第六章网络基础知识及答案

第六章网络基础知识及答案

第六章网络基础一、选择题1．在开放系统互连参考模型(OSI)中，最底层是。

A.物理层 B．网络层 C．传输层 D．数据链路层2．在计算机网络发展过程中，对计算机网络的形成与发展影响最大。

A．OCTPUS B．Nowell C．DATAPAC D．ARPANET3．为了指导计算机网络的互联、互通和互访，ISO颁布了OSI参考模型，其基本结构分为( )。

A． 4层 B. 5层 C. 6层 D. 7层4．是属于网络传输媒体。

A．电话线、电源线、接地线 B．电源线、双铰线、接地线C．双铰线、同轴电缆、光纤 D．电源线、光纤、双铰线5．不是信息传输速率比特的单位。

A．bit/s B．b/s C．bps D．t/s6．网络类型按地理范围分为。

A．局域网、以太网、广域网 B．局域网、城域网、广域网C．电缆网、城域网、广域网 D．中继网、局域网、广域网7．下列操作系统中不是NOS(网络操作系统)的是。

A．DOS B．NetWare C．Windows NT D．Linux8．局域网硬件中占主要地位的是。

A. 服务器B. 工作站 C．公用打印机 D．网卡9．LAN是的英文的缩写。

A．城域网 B．网络操作系统 C．局域网 D．广域网10. 计算机网络与一般计算机互联系统的区别是有无为依据。

A. 高性能计算机 B．网卡 C．光缆相连D．网络协议11．计算机网络的通信传输介质中速度最快的是。

A．同轴电缆 B．光缆 C．双绞线 D．铜质电缆12．通过网上邻居将网络上某计算机共享资源中的文件删除后。

A.不可恢复B.可以在本机回收站中找到C.可以在网络上其他计算机上找到D.可以在被删除的计算机上找到13．OSI模型的最高层是，最低层是。

A. 网络层/应用层 B．应用层/物理层C. 传输层/链路层 D．表示层/物理层14．以下不是计算机网络常采用的基本拓扑结构。

A. 星型结构 B．分布式结构 C．总线结构 D．环型结构15．计算机网络最显著的特征是。

《计算机系统结构》第六章IO系统

《计算机系统结构》第六章IO系统

Left Symmetric Distribution
• Parity disk = (block number/4) mod 5 • Eliminate the parity disk bottleneck of RAID 4 • Best of large read and large write performance • Can correct any single self-identifying failure • Small logical writes take two physical reads and two physical writes. • Recovering needs reading all nonfailed disks
1. RAID0
– 数据分块，即把数据分布在多个盘上。 – 非冗余阵列、无冗余信息。 – 严格地说，它不属于RAID系列。
A
B
C
D
E
I
F
J
G
K
H
L
M
N
O
etc...
RAID0中的数据映射
逻辑盘 物理盘 0 物理盘 1 物理盘 2 物理盘 3
条带0
条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5 条带 6 条带 7 阵列管理
实时性：在I/O设备提出中断、DMA等请求时，CPU 要及时响应，完成必要的I/O操作或控制。例如： Keyboard、Printer、COM、Mouse、定时器等。 与设备无关性：通过制定统一的接口标准(物理接口、 软件接口)，使得应用程序依据这一接口可以访问或 支持各种I/O设备。
I/O系统的层次结构
独立的地址和 1. 总线的设计 数据总线
数据总线 宽度

第6章(1)计算机网络概述

第6章(1)计算机网络概述

28
网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的全部协议。
网络体系结构定义了一个框架，它使这些用不同媒介连接起来的不同 设备和网络系统在不同的应用环境下可实现互操作，并满足各种业务的需 求。任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则， 就能够在其中生存并发展。
网络体系结构采用分层处理方法解决问题，把复杂的网络互联问题划 分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。
29

接口：
每层都是建筑在它的前一层的基础上，每层间有相应的通信协议，相 邻层之间的通信约束称为接口。 接口用于说明上层如何使用下层的服务。

服务：
在分层处理后，相似的功能出现在同一层内，每一层仅与其相邻上、 下层通过接口通信，该层使用下层提供的服务，并向上层提供服务。
服务用于说明某一层为上一层提供一些什么功能。
上、下层之间的关系是下层对上层服务，上层是下层的用户。
30
相关国际机构简介： 在计算机网络标准领域中，有各种类型的组织参与标准的指定和推广。
1.国际标准领域： 国际标准组织 ISO (International Organization for Standardization) 各国标准化团体组成的世界性的联合会。 位于瑞士的日内瓦，有100多个国家加入。 美国国家标准化协会 ANSI (American National Standards Institute) 国家性民间组织，ANSI标准常常被ISO采纳为国际标准 电子及电气工程师协会 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技 术组织之一，拥有来自175个国家的36万会员(到2005年)。

第六章 Internet及其应用

第六章 Internet及其应用

万维网提供分布式服务


万维网 站点 A





万维网站点 B

万维网站点 E
万维网 站点 C
万维网站点 D
超媒体与超文本
万维网是分布式超媒体(hypermedia)系统，它 是超文本(hypertext)系统的扩充。 一个超文本由多个信息源链接成。利用一个链 接可使用户找到另一个文档。这些文档可以位 于世界上任何一个接在因特网上的超文本系统 中。超文本是万维网的基础。 超媒体与超文本的区别是文档内容不同。超文 本文档仅包含文本信息，而超媒体文档还包含 其他表示方式的信息，如图形、图像、声音、 动画，甚至活动视频图像。
6.2.2 因特网的域名结构
因特网采用了层次树状结构的命名方法。 任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有 一个唯一的层次结构的名字，即域名。 域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔 开：
… . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名 各标号分别代表不同级别的域名。
域名只是个逻辑概念
校园网
校园网
主机A → 本地 ISP → 第二层 ISP → NAP → 第一层 ISP → NAP → 第二层 ISP → 本地 ISP → 主机B
用户的计算机（或计算机网络）可以通过 多种通信线路连接到ISP，但归纳起来可以 划分为两类：电话线路和数据通信线路。 常见的接入方式分为窄带接入方式和宽带 接入方式，其中前者包括Modem拨号连接 方式和ISDN方式，后者包括局域网接入、 ADSL接入、Cable Modem接入和卫星接入 等方式。
本地域名服务器采用迭代查询
根域名服务器 迭代查询 顶级域名服务器

本地域名服务器

物联网导论-第六章

物联网导论-第六章

WiFi （Wireless Fidelity）
是一种有线接入的延伸技术，使用无线射频(RF)技术 越空收发数据，减少使用电线连接，因此无线网络系统既 可达到建设计算机网络系统的目的，又可让设备自由安排 和搬动。在公共开放的场所或者企业内部，无线网络一般 会作为已存在有线网络的一个补充方式，装有无线网卡的 计算机通过无线手段方便接入互联网。
本章内容
6.1 互联网概述 6.2 应用层 6.3 传输层 6.4 网络层
互联网概述
• 互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协 议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者 是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信 息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里 之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。
Internet技术概览
“基础设施”，“软件技术”和“网上服务”(或者 “网上业务”)。粗略些讲，它们是“硬件”、“软件”
和“信息”。它们分别对应英文词“infrastructure”,
“technologies and facilities”和“services”。
Internet技术概览
基础设施 基础设施包含因特网赖以运行的基本硬件环境和最具有 公用意义的支撑软件。 – 1.各种各样的(网络)线路 – 2. 中介设备(交换和路由设备) – 3. 终端设备 – 4. 基础环境中的软件 • 域名服务 目录服务 分布计算环境(DCE)
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PC1-3--系统互联系统结构

PC1-3--系统互联系统结构
环网可完美嵌入到2-D环绕网中 超立方网可完美嵌入到2－D环绕网中
国家高性能计算中心（合肥）
2015/12/24
15
嵌入
1000 1001 1011 1010
1100
1101
1111
1110
0100
0101
0111
0110
0000
0001
0011
0010
0110 0100 0101
0111 1100
(a)二叉树
(b)星形连接
(c)二叉胖树
国家高性能计算中心（合肥）
2015/12/24
13
超立方 ：
静态互连网络（4）
n
一个n-立方由 N 2 个顶点组成，3-立方如图(a)所示；4-立 方如图(b)所示，由两个3-立方的对应顶点连接而成。 n-立方的节点度为n，网络直径也是n ，而对剖宽度为N / 2 。 如果将3-立方的每个顶点代之以一个环就构成了如图(d)所示 的3-立方环，此时每个顶点的度为3，而不像超立方那样节点 度为n。
国家高性能计算中心（合肥）
2015/12/24
19
单级交叉开关级联起来形成多级互连网络MIN （Multistage Interconnection Network）
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
动态互联网络 （3）
(a)4种可能的开关连接
输入 000 001 010 011 100 101 110 111 第0级 第1级 第2级 输出 000 001 010 011 100 101 110 111
并行计算
——结构•算法•编程
并行计算——结构•算法•编程

计算机系统结构：一种定量的方法(第六章 多处理器和线程级并行)

计算机系统结构：一种定量的方法(第六章 多处理器和线程级并行)

6.1.1 并行系统结构的分类
1966年Flynn将计算机归为四类：
单指令流，单数据流，SISD：单处理器 单指令流，多数据流，SIMD：同一条指令被多个使用不同
数据流的处理器执行，每个处理器有自己的数据存储器，但 系统中有唯一的指令存储器和控制处理器，用来获取和分配 指令（如：多媒体扩展处理器，向量系统结构） 多指令流，单数据流，MISD：至今还没有这种类型的商用 机器，一些专用的流式处理器接近这种形式 多指令流，多数据流，MIMD：每个处理器取自己的指令并 对自己的数据进行操作
决定并行程序性能的关键特征是计算与通信的比例
比例高意味着该应用对每个通信数据都要进行大量的 计算，比例越高越好
增加处理器的数目或问题的规模或两者同时增加时， 计算/通信比例是如何变化的
图6.6：计算量和通信量以及二者的比例是决定并行 机器性能的关键因素（p为处理器数目；n为增加的数 据集合的大小）
几个处理器通过总线共享一个物理存储器，因 为每个处理器与同一个共享内存间都有相同的 关系，称为对称式共享内存处理器（图6.1）
支持共享和私有数据的高速缓存，私有数据被 单个处理器使用，共享数据则是被多个处理器 使用，通过读写共享数据完成处理器之间的通 信
对称 式共 享内 存处 理器
6.3.1 什么是多处理器的高 速缓存一致性
分布式存储器结构：如图6.2，要求互联网 络的带宽必须非常高，直接互联网络和间 接互联网络都有可能用到
互联网络
6.1.2 通信和存储器结构模型
根据处理器间传递数据所使用方法的不同，分为两种 不同的系统结构策略：
通过共享的地址空间进行通信，将物理上分开的存储器能够 作为逻辑上共享的地址空间进行寻找，称为分布式共享存储 器（DSM,Distributed Shared Memory）系统，与UMA （均匀存储器访问）相比，DSM多处理器由于访问时间取决 于数据字在存储器中的位置，也称为NUMA（Non Uniform Memory Access,非均匀存储器访问），共享存储器
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法使直径减小的改进网络。只是，加弦的规律
是：从任一结点出发与距该结点距离为2的整数 幂结点相连 15 0 1
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2
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5
6 7 8
网络直径为2
6.2 静态互连网络
树形与胖树形
二叉树结构网络
二叉胖树结构网络
6.2 静态互连网络
网格形和环形网格
( a ) 网格形
( b ) Illiac网
在符号框内，上一个元素与下一个元素分别对应 输入与输出的连接关系。
6.1 互连网络的基本概念
3）图形表示法
图形表示法是直接用连线将输入与输
出的关系连接在一起，非常直观。其 缺点是不容易从中看出规律性的东西， 即函数关系不能一目了然。
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011
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第六章 互连网络
6.1 互连网络的基本概念 6.2 静态互连网络 6.3 动态互连网络
6.1 互连网络的基本概念
一. 互连网络的功能
1．什么是互连网络?
从广义上讲，凡是用以实现部件、设备或系统 之间连接用的部件都可以称为互连网络。
狭义上讲，互连网络是一种由开关元件按一定 的拓扑结构和控制方式构成的网络，用来实现 计算机系统内部多处理机或多功能部件之间的 相互连接。
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011Βιβλιοθήκη 011100100
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6.1 互连网络的基本概念
7）反位序互连函数
就是将输入端二进制编号的位序颠倒过来求得 相应输出端的编号，其函数表示式为：
( ) R xn-1 xn-2 … x1 x0 = x0 x1 … xn-2 xn-1
N-1 3
N-1 4 4 4 n 3 2n
网络直径D N-1 [N/2] 1 2(h-1) 2 2(r-1) r-1 2(r/2) N
2k-1+(k/2) n(k/2)
链路数l N-1 N
N(N-1)/2 N-1 N-1 2N-2r 2N 2N nN/2 3N/2 nN
等分带宽B 1 2
3
4
4
5
5
6
6
7
7
( b ) i = +1
0
0
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1
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2
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3
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5
5
6
6
7
7
( c ) i =+2
6.1 互连网络的基本概念
6）蝶式互连函数
将输入端编号的二进制码的最高位和最低位对
调，所得的二进制编码就是与之相连的输出端口
编号，这种连接称为蝶式置换。其函数表示式为：
( ) B xn-1xn-2 … x1x0 = x0 xn-2 … x1xn-1
式中，0 ≤ X ≤ N - 1，0 ≤ i ≤ n – 1，n = log2N， N为网络结点数。
即：结点数为N的网络，其PM2I互连函数的个数为2n， （n = log2N）。
6.1 互连网络的基本概念
按互连函数画出的图形如下图所示。
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
(a) i=0
0
0
1
1
2
2
3
线等分宽度：若用w表示通道宽度（用位表 示），则线等分宽度为：B= k×w。
7）对称性：如果从任一个结点观察网络，所看 到的网络拓扑结构都是相同的，该网络是一个 对称网络。
8）数据寻经功能：表示互连网络把数据从一端 传送到另一端的方式和能力。寻径方式分为静 态和动态两种。寻径功能有一到一、一到多、 散射、汇合/聚集等。
1
1
2
互连网络
2
N
f (i)
N
特别应该强调指出，这里所谓的变换关系并不
是信号形式的变换，而只是端口位置的变换关 系，所以用以表征黑盒子特性的不是传输函数， 而是互连函数。
6.1 互连网络的基本概念
2.互连函数表示法
1）函数表示法： 在函数表示法中，通常用x表示输入端变量（即端 口编号），f (x)就用以表示互连函数。其中x常用 端口编号的二进制值表示，x = xn-1 xn-2 … x1 x0。 而相应的互连函数就可以写成：f (xn-1 xn-2 … x1 x0 )。如果变换函数发生了变化，其表示也就可以 相应的写成：σ( xn-1 xn-2 … x1 x0 )。
系统存储器部件
222
数据传 送部件 主存储 器部件
向量标 量部件
处理部件
VP2000
二级 存储器
更为一般的系统：
1
存储器 处
共 享
2
理
存储器 机
存
存
储m
储
器
存储器
器 网
络
— —
处理机间网络
处理机
存储器
处理机 存储器
磁带设
处
理 机 外 设 网
备磁 盘 设
备
打印设备
共 享 外
设
络
网络
系统以多处理机为核心，各处理机有自己专用
6.1 互连网络的基本概念
三. 互连函数
1．互连网络的功能表示
无论何种互连网络，在系统中所起的 作用都是一样的，即进行有关部件（或设 备）间的有效连接，完成信息的传输。
如果将互连网络看作一个黑盒子，盒 子的输出端口与输入端口间就存在一定的 位置变换关系，这就是互连函数。
6.1 互连网络的基本概念
15 0 1
14
2
15 14
13
3 13
3 13
12
4 12
4 12
01 2 3
4
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5
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6
98 7
（a）环形网
11
5
10
6
9 87
( b ) 3度带弦环
形网络
11
5
10
6
9 87
( c ) 4度带弦环
形网络
网络直径为5
网络直径为3
6.2 静态互连网络
循环移数网络
这也是通过在环形网络结构上增加“弦”的方
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011
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110
111
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6.1 互连网络的基本概念
3）方体互连函数
将输入端口编号的二进制码内的某一位（第k位） 作取反操作，所得的值就是与之相连的输出端口 编码。其表示式为：
( ) Ck xn-1xn-2 … xk+1xkxk-1 … x1x0 =xn-1xn-2 … xk+1xkxk-1 … x1x0
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逆均匀洗牌
( )- 1
S xn-1 xn-2 … x1 x0 = x0 xn-1 xn-2 … x1
6.1 互连网络的基本概念
5）PM2I互连函数
“加减2i”互连函数也称为循环移数互连函数，其移数 的值为2的某一个幂次。其表示式为：
( ) PM2I + i (X ) = X + 2 i mod N ( ) PM2I - i (X ) = X - 2 i mod N
一个完整的函数就应在其等式的右边写出该函数的 值，即变换的结果。例如：
σ( xn-1 xn-2 … x1 x0 ) = xn-2 xn-3 … x1 x0 xn-1
6.1 互连网络的基本概念
2）输入输出对应表示法：
即列出对应端口间的对应关系表，输入输 出对应关系列出在符号框内，其表示形式为：
0 1 2 3 4 5 6 7 0 4 2 6 1 5 3 7
的最大值。 A
B
C
D
AB的距离:1 AC的距离:1 AD的距离:1
BC的距离:2 BD的距离:1 CD的距离:1
网络直径: D=2
5）结点间线长：两个结点之间实际连接用的线长。
6.1 互连网络的基本概念
6）等分宽度：
通道等分宽度：一个网络被切割成对等的两半 时，沿切口所具有的边数（通道数），称为通 道等分宽度，用k表示。
( c ) 环形网格
6.2 静态互连网络
超立方体和带环立方体
( a ) 3维立方体
( b ) 4维立方体
( c ) 带环立方体
6.2 静态互连网络
二 . 静态网络特性表
网络类型 线性阵列 环形 全连接 二叉树 星形 2D网络 Illiac网 2D环网 超立方体 带环立方体 k元n-立方体
结点度d 2 2
的存储器，称为本地存储器，处理机内包含有 独用的Cache。此外还有各处理机公用的存储 器，称为共享存储器，各处理机对共享存储器 的访问通过处理机—存储器网络进行交换。
6.1 互连网络的基本概念
2．互连网络的主要功能
1）连接各个结点，构成信息通路，传送数据或控 制命令。
2）通过路径选择，实现有目的的信息交换，其中 包括一到一和一到多的选择与交换。
( ) C 2 x2 x1 x0 = x2 x1 x0
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