计算机技术的发展突飞猛进。为了不断提高单机的性能,单个处理器的制造已经快要达到物理极限了。单个芯片电路的集成度,以及频率升高带来的功耗问题,都已经成为增强处理器处理能力的瓶颈。 为了达到更好的处理能力,以解决不断提高的应用需求,越来越多的超级计算机已经使用许多处理器协同工作而构成并行计算机系统。无论是芯片级制造,还是系统级集成,并行计算系统已经成为如今计算技术发展的主流方向。 并行计算机系统中,为了让各个处理单元更好的协同工作,各种网络互联模式应运而生。好的网络互联拓扑结构应该能够在最大程度上支持各个处理单元的高效通信,以期达到加速计算的目的。另一方面,运行在并行计算系统中的各种应用,则应当根据所处的网络连接环境,来不断变化自己使用计算资源的方式,以便达到更好的执行效率。应用与系统结构的高度一致,是迅速解决问题与有效利用资源达到平衡的关键。 因此,在以应用驱动的网络设计中,我们应当充分考虑应用需求的特点,设计出的网络结构才会更合理有效。同样,如果我们的应用程序需要运行在特定的网络结构上,那么经过对网络结构的细致分析,并对我们的应用程序运行方式作出恰当的调整,我们就能够达到事半功倍的效果。 对网络结构的传统的分析方法,在面对快速发展的并行计算需求时,已显示出了不足之处。新型的分析方法和分析工具呼之欲出。应用要发展,理论要先行。只有从理论上为网络结构分析奠定了基础,才会有更长足的进步。 本文旨在提出几种对于分析并行网络环境和并行应用非常有用的方法,希望能够间接帮助提高应用程序的运行效率。 本文在第一章首先简要回顾了并行计算机结构的发展趋势,应用程序在并行计算机结构上的运行方式,以及衡量效率时应参考的依据。 第二章主要介绍了几种常用的互联网络结构模型,并简单总结了几种通常用于网络拓扑结构度量的指标。 第三章主要研究了等周问题在分析并行网络结构中的应用。等周问题源于几何,但是等周方法却应用于各种领域。我们通过建立的等周数指标,详细分析了在一种网络拓扑结构上,如何确定目标子结构的方式。等周集的确定就是应用程序在并行计算机系统结构上映射方式的确定。等周方法为应用程序的映射与结构选择提供了一种新思路。第四章主要引入了社会网络分析中的几个概念,可以作为分析并行互联网络结构的参考指标。 第五章是对全文内容的总结,以及对今后继续研究的几点想法。