由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络，用以实现内部多个或多个功能部件之间的相互连接。 在并行处理计算机系统、和等由多个处理机或多个功能部件组成的各种系统中，都会遇到机间互连问题。互连必须遵循一定的拓扑结构，通过开关元件来完成，以一定的控制方式实现机间通信。因此，互连网络是这些系统的重要组成部分，它对系统的性能指标有决定性的影响。 互连网络具有三大要素,即结点间互连拓扑(包含连接通路)、开关元件和控制方式。在不同的系统中,开关元件所处的物理位置可能是不同的。在采用集中式结 构的系统中，互连网络可以是一个独立的部件，由一组开关元件构成，位于被连接的处理机或功能部件结点之间，在一定的控制方式作用下，按照互连拓扑的要求建 立结点间的各条连接通路，以实现各个结点对的相互通信。但是，在许多采用分布式结构的系统(特别是计算机网)中，开关元件可能分散地隐含在各个结点内部， 从外面只能看到由结点间连接通路所代表的互连拓扑，因而互连网络并不是以一个独立部件的形式出现的，这是一种对互连网络的广义理解，是随着分布式系统结构 的日益流行而确立起来的。按照这种广义理解，公共是互连网络的一个特例。 作用 互连网络的直接作用是建立机间连接通路。互连网络有两种形式。一种是非共享连接通路，即结点与结点直接相连，非直接相连的结点之间的通信经过中 间结点转送。这是多数计算机网的连接情况。另一种是共享连接通路,即多个结点相互间经过开关元件相连,以建立可变的连接通路，同一路径段通过开关元件的选 择在不同时刻可为不同的结点对服务，达到共享的目的。这是总线型局部区域网和集中式多处理机的连接情况。 互连网络的功能是完成计算机系统中的数据传送和变换。在单指令流多数据流计算机系统中，互连网络实现多个处理单元与多个存储单元之间的数据变换，又称为 数据变换网络,其概念化功能模型如图1。在多指令流多数据流计算机系统中，互连网络既可实现处理机与共享存储器模块间的连接，称为集中式结构（图2a）, 也可实现带本地存储器的处理机结点相互之间的连接，称为分布式结构（图2b），还可二者结合，既有共享存储器，也有本地存储器。 类型 互连网络分为静态互连网络和动态互连网络两类。静态互连网络的每一个开关元件固定地与一个结点相连，以建立该结点与邻近结点之间的被动连接通 路。它一般用于分布计算机系统和计算机网，实现计算机结点之间的总点连接。动态互连网络的结点只与互连网络边界上的开关元件连接,在所有开关元件共同参与 下,建立结点间主动可控的通信路径。它一般用于多处理机系统实现并行进程间的相互通信。 静态互连网络 这类网络如用结点 和边组成的图来表示，则须满足下列要求：①网络每个结点的相连边数（称为度）要小，且在各结点处{zh0}都相等，而与网络的大小无关；②在任意二结点间循最短 路径通信所经过边数的{zd0}值（称为直径）要小，且随结点数目增多而缓慢增大;③对称性要好,以达到信息流量分布均匀；④通过对各结点的合理编址，能实现高 效路径算法；⑤有较高的路径冗余度，以满足坚固性要求；⑥增量扩展性要好，即每次只扩展一个或少数几个结点，仍能保持原有互连拓扑特性。 静态互连网络有多种形式，但基本图形为环形、主方体形、树形(含星形)、网格形和总线型等几种(图3)。其他各种复杂的静态互连拓扑可用下列方法产 生：①直接对基本图形进行改进，例如合理地增加图中边的数目,成带弦形等（图4a）。②不同基本图形相结合，形成例如立方体连接环（图4b）和多树结构 （图4c）。③基本图形多次递归，产生新的复杂图形。④用地址映像函数确定网络拓扑，即先对结点号进行编码，然后规定边的末端结点号为始端结点号的某一 (组)映像函数。⑤用启发式方法对网络拓扑进行寻优。 动态互连网络 这类网络可按不同方面的特性分为多种形式。①按输入端和输出端的布置划分,有双边、单边和折叠网络。②按连接能力划分，有阻塞、重安排和无阻塞网络。③按互连类型划分，有连接器、集中器、扩展器和分组器。④按开关元件类型划分，有交叉开关、交换开关和细胞开关。 xx交叉开关（图5a）向模块化方向演变,可产生基准全排列网络(图5b），它代表很大一类由交换开关构成的多级动态互连网络。另一类重安排网络是细胞互连阵列（图5c），它是一种更适合大规模集成的结构形式。 动态互连网络的技术性能主要用连接能力和级数来衡量，这综合反映了它的频宽指标；而其价格指标则用开关点数来表示。 |
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