автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Коммутационная структура с параллельной идентификацией для многопроцессорных вычислительных систем

На правах рукописи

Мальцева Наталия Сергеевна

КОММУТАЦИОННАЯ СТРУКТУРА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ ДЛЯ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05 13 05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

т

Астрахань - 2008 г.

003172176

Работа выполнена в Астраханском Государственном Техническом Университете

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Жила Владимир Васильевич

доктор технических наук, доцент Дмитриев Вадим Николаевич

Ведущая организация- Саратовский государственый

технический университет

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

Защита состоится 1 июля 2008 г в 9-00 часов на заседании диссертационного совета Д 307.00101 при Астраханском Государственном Техническом Университете по адресу 414025 г. Астрахань, ул Татищева, 16, главный корпус, аудитория 305

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу. 414025 г Астрахань, ул Татищева, 16

Автореферат разослан «31»мая2008г

Гусев Владимир Георгиевич кандидат технических наук, доцент Осовский Алексей Викторович

Учёный секретарь диссертационного сове-д т н, проф

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. На современном этапе развития общества сфера применения многопроцессорных вычислительных систем (МВС) непрерывно расширяется, охватывая все новые области в различных отраслях науки и производства

Важной особенностью МВС является способ организации связей между устройствами (процессорами) системы Он влияет на скорость обмена информацией между процессорами, а, следовательно, и на производительность всей системы Ключевым элементом, определяющим быстродействие и производительность МВС, являются коммутационные системы (КС)

В настоящее время ведется разработка новых технологий коммутации, в частности, оптических приборов, реализующих функции коммутации и обработки в сочетании с новыми методами разделения сигналов на основе волновых и временных признаков Внедрение таких технологий позволит значительно повысить быстродействие МВС, однако они пока остаются дорогими и малодоступными Альтернативой подобным устройствам является разработка классических КС с переходом к новым методам коммутации и новой архитектуре коммутационных систем. Большой вклад в исследование принципов построения классических КС внесли В В Аладьин, Н И Артюхин, А А. Архангельская, Л А Бассалыго, В А Гармаш, И И, Б С Голыптейн, Грушко, Э Б Ершова, О Н Иванова, А В Каляев, В И Кодачигов, Б С Лившиц, О Е Ляшко, В А Мельников, Г В Метельский, В И Нейман, ЮП Офман, НА Прокопец, Я В Фидаин, АД Харкевич

Современные коммутационные системы позволяют производить настройку системы в пачечном режиме только последовательными методами, что существенно снижает скорость настройки системы и передачи информации В связи с этим возникает актуальный вопрос повышения производительности МВС методом параллельной идентификации каналов данных, позволяющим производить настройку свободных каналов данных КС на фоне передачи информации. Также необходимо снизить количество коммутационных ячеек в системах с количеством входов от 1024 до 4096.

Актуальность темы также подтверждается ее соответствием, утвержденным 21 05 2006 Президентом Российской Федерации В В.Путиным приоритетным направлениям развития науки, техники и критических технологий Российской Федерации в части развития информационно-телекоммуникационных систем и разработки интеллектуальных систем управления (№ Пр-843).

Целью настоящего исследования является повышение производительности МВС на основе метода параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации в многозвенных КС

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи.

- провести анализ патентной информации и открытой технической документации ведущих разработчиков коммутационных систем для МВС, исследование и анализ общих свойств и принципов функционирования ячеек и блоков коммутации,

- обосновать выбор формализованной модели многозвенного коммутационной системы с параллельной идентификацией каналов данных,

- разработать функциональные схемы ячейки и блока коммутации для многозвенного коммутационного поля с параллельной идентификацией каналов данных для МВС,

- разработать принципы построения многозвенных коммутационных структур с параллельной идентификацией каналов данных и алгоритма поиска свободных каналов данных,

- разработать метод параллельной идентификацией каналов данных многозвенной КС для МВС,

- построить имитационные модели поиска свободных каналов данных, ячейки коммутации, блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных

Объектом исследования является коммутационная структура с параллельной идентификацией свободных каналов данных

Предметом исследования является

-алгоритм параллельной идентификации свободных каналов данных в многозвенной КС,

-алгоритм работы ячейки и блока коммутациимногозвенной КС

Методы исследования.

При разработке многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов данных применялись методы вычислительной техники, булевой алгебры, компьютерного моделирования, теории множеств, теории цифровых автоматов

Научная новизна.

- разработан метод параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации в многозвенной КС,

- разработана функционально-логическая схема ячейки коммутации многозвенного коммутационного поля с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации,

- разработана функционально-логическая схема блока коммутации многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации

На защиту выносятся следующие положения:

- структурная и функциональная схемы ячейки коммутации для КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных (патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В В Жила, Н С Мальцева, Е А Барабанова (1111). - № 2007147277/22; заявл 18 12 07, опубл 20 05 08),

- метод параллельной идентификации каналов данных КС для МВС, отличающийся от известных тем, что настройка системы производится на фоне передачи информации,

- функциональная схема блока коммутации для КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных. Данный блок отличается от известных тем, что в нем изменена структура ячеек коммутации и введены дополнительные шины управления, производящие настройку системы на фоне передачи информации

- алгоритм поиска свободных каналов связи в многозвенных КС с параллельной идентификацией каналов данных

Практическая значимость работы.

Разработанные в диссертации структурная и функциональная схемы блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных ориентированы на реализацию в виде интегральной схемы Использование разработанного блока коммутации в виде интегральной схемы в МВС позволит сократить время установления соединений Возможно также итерационное наращивание элементов, что позволяет более эффективно использовать ячейки коммутации при увеличении числа входов в системе Многозвенные КС, построенные на разработанных блоках коммутации, содержат меньшее число ячеек коммутации при возможности проведения параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации

По результатам исследований получен патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В.В Жила, Н С Мальцева,

Е А Барабанова (RU) - № 2007147277/22, заявл 18 12 07, опубл 20 05 08

Полученные результаты работы используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет».

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной НИР ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», «Анализ и синтез элементов и устройств телекоммуникационных, информационно-измерительных систем и систем управления» / Научный руководитель д-р техн наук Дмитриев В Н ГР №01 2 006 08076, Астрахань АГТУ, 2005-2006 гг.

Личный вклад автора. Автор диссертации разработал метод параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации, структурную, функциональную схему и имитационную модель ячейки и блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II Всероссийской конференции с международным участием (Улан-Удэ, 2006), Российской школе-конференции с участием молодых ученых и преподавателей (Москва, 2006), на XIX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях MMTT-XIX» (Воронеж, 2006), на XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-ХХ» (Ярославль, 2007), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2004-2008)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 6 таблиц, список литературы включает 97 наименований

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены основные научные результаты диссертации, приведены практическая ценность и область применения результатов

Первая глава посвящена анализу существующих ячеек коммутации, используемых в МВС. Сделан обзор архитектур КС, построенных на основе этих ячеек

Зависимость числа ячеек коммутации К от количества входов систем коммутации N определяется по формулам:

К = ЛГ2 — в матричной системе,

К = (2 п-\) (2 N + И2 /п2) ,-в трехзвенной КС,

где п - число входов блока коммутации,

К = (2 п-1) [2 N + 2 N (2-п-\)/п+^ (2 п-\)/п4\ - в пяти-звенной КС

Проведенный анализ коммутационных структур большой емкости, используемых в МВС, показывает, что ячейки коммутации в матричных схемах используются весьма неэффективно (рис 1)

о -1-1-1-1-1-1-1-1-1

О 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500

О N 1500

количество входо» коммутодоошкт системы

Рис 1 Зависимость числа ячеек коммутации КС от числа входов

Это связано с тем, что в каждом ряду и в каждом столбце матричного коммутатора может работать одновременно только одна ячейка коммутации, даже при условии поступления по всем линиям требования на установление соединения

Количество ячеек коммутации можно существенно снизить, если выполнить КС не в виде матрицы, а в виде многозвенной системы При

использовании коммутационных структур с количеством входов до 32 (рис 1) выгодно использовать матричную структуру, при большем количестве входов (от 32 до ИЗО) оказывается более эффективным трехзвенное построение, при дальнейшем увеличении входов системы (от 1130 до 4096) наиболее эффективной становится пятизвенная система Таким образом, применение принципов многозвенного построения КС при числе входов от 1130 до 4096 позволяет снизить количество ячеек коммутации по сравнению с трёхзвенной системой в среднем на 26,4% и на 90 % по сравнению с матричной КС.

Большое влияние на структуру коммутационных систем оказывает метод настройки Настройка КС - это установка всех ее ячеек в определенные состояния для выполнения требуемого соединения, при этом все системы подразделяются на системы с централизованной и децентрализованной настройкой Известны многозвенные КС, предложенные К А Клоссом, В.Е Бенешем, а также сортирующие схемы, но алгоритм их настройки в пачечном режиме, за исключением перебора всех возможных вариантов соединений, не известен

Существующие ячейки коммутации (А С 575697 В В Жила, А С 1233214 В В Жила, AB Каляев, О.В Макаревич; А.С 42210 Н И Витиска, В.И. Кодачигов, О В Макаревич, П М. Рыбаков) позволяют производить настройку системы параллельными методами, но имеют недостаток, заключающийся в том, что этап настройки и этап передачи информации должны быть разъединены во времени, а это существенно увеличивает время настройки системы

Анализ литературных источников и патентной информации позволил сделать следующие выводы:

- применение матричных и трёхзвенных коммутационных систем с числом входов от 1024 до 4096 в МВС не выгодно, так как требуются большие аппаратные затраты;

- не известны алгоритмы настройки многозвенных коммутационных систем для МВС, позволяющие производить настройку коммутационных истем в пачечном режиме на фоне передачи информации,

- не известны принципы построения многозвенных коммутационных систем для МВС, позволяющие реализовать соответствующие алгоритмы,

- известный алгоритм работы и логическая структура ячейки памяти (A.C. 1233214) может служить основой для диссертационного исследования

В результате проведенного анализа работ по предметной области сделан вывод и поставлена задача исследования, разработать на базе

теории множеств метод параллельной идентификации каналов данных в многозвенной КС, позволяющий повысить производительность МВС за счет сокращения времени настройки КС и снизить число коммутационных ячеек за счет многозвенности.

Во второй главе обоснован выбор формализованной модели трехзвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных, выполненной на базе теории множеств.

Многозвенная КС с параллельной идентификацией каналов данных является сложной системой, и при описании модели параллельной настройки в данной работе используются элементы теории множеств Для упрощения расчетов докажем возможность проведения параллельной идентификации в трехзвенной системе

Обозначим входы трехзвенной коммутационной системе (КБ) как множество Ми ={ит .т~\,Щ и выходы - как множество Му = {^9J т = I, А"} Так же в этой системе существует множество линий

связи между входным и промежуточным звеном Ми и множество линий связи между промежуточным и выходным звеном МЬ2 Зададим на множествах Ми, Ми, МЬ2 и Му следующие разбиения Л0={их-Х = 1,Х}г

11с={Сх-Схсм'и-Х = \,Х}-

4={С' с\ сЛ/£„<7=1,0; (1)

лв={оч а,смц,9=1,й;

яу ={У2 -у2 сМу;г = 1,г}.

Разбиения и ЯС1 такие, что любое подмножество Сх содержит только по одному элементу каждого подмножества Сч1, и наоборот Аналогично, разбиения и Яд1 такие, что каждое подмножество £)д содержит один и только один элемент из каждого множества 2?г\ Обозначим через ит п-й вход (п=1Д) в через сщ - линию связи,

принадлежащую одновременно сх и с^д, через йЧ1 - линию связи, принадлежащую одновременно Д, и Д=[)2, через У,т т-й - выход (т=\М) в Будем считать, что ¡с^| = е, \их\ = Я1Х, Щ = х> |ц,[ = г, ¡£>¡,[ = 2,

|Уг[=К/г. Декартовы произведения их*Сх, СчхОя и д7 хкг назовем

соответственно х-м, д-м и г-м коммутирующими блоками входного, промежуточного и выходного звена. Математическую модель входного, промежуточного и выходного звена КС можно представить в следующем

виде Fa= xUx(Uxy.Cxy, Fcl=UfjC\*Dq), FC3=Uz(DlxK) Пусть

существует декартово произведение АхВ множеств А и В и декартово произведение В1хЕ множеств В1 и Е Назовем операцией межзвенного соединения операцию, определенную следующим образом

ЩаЬ) еЛхВ, Vi'e efi'x £((¿' =¿)=> ((ab ° ¿>'e) = aAe) (2)

Моделью трехзвенной КС является множество KS' = FC1 ° FC2°FC3 Для осуществления метода параллельной идентификации свободных каналов данных, разработан блок коммутации размерностью MxN, состоящий из коммутационных ячеек и позволяющий производить настройку коммутационной системы на фоне передачи информации, отличающийся от известных тем, что в ячейки коммутации дополнительно введены триггер 2, элемент ИЛИ 8 и управляющая шина П1

Ячейка коммутации содержит триггеры 1 и 2, двухвходовый элемент ИЗ, Элемент «Сравнение по модулю 2» 4, ИЛИ 5, И 6, И 7, ИЛИ 8 и работает следующим образом режим идентификации каналов данных начинается подачей на шину ПО потенциала, устанавливающего триггеры 1 и 2 в единичное состояние (рис 2) Настроечные коды по шинам ПЗ и П4 поступают поразрядно на элемент «Сравнение по модулю 2» 4

Элемент «Сравнение по модулю 2» выделяет различие в соответствующих разрядах настроечных кодов, если такое различие обнаружено, то сигнал с выхода элемента 4 сбрасывает триггер 1 и тем самым фиксирует отсутствие канала связи через данный коммутирующий узел

Если в результате анализа настроечных кодов на выходе элемента 4 ни разу не вырабатывался сигнал неравенства разрядов, то триггер 1 остается в прямом состоянии и тем самым фиксирует наличие канала связи

Режим передачи информации начинается подачей потенциала на шину П1 Информационное сообщение в прямом направлении проходит с шины И1 через элемент И6 на шину И2, а в обратном - с шины ИЗ через элемент И7 на шину И4 Импульс с шины П1 поступает также на вход установки триггера 2 На его вход сброса через элемент ИЛИ8 подается потенциал с инверсного выхода триггера 1. Потенциал с прямого выхода триггера 2 поступает на вход элемента ИЛИ5, тем самым запрещая дальнейшее сравнение поступающих разрядов кодов, а с инверсного - на вход двухвходового элемента ИЗ, блокируя импульс с шины ПО и переводя триггер 1 в инверсное состояние. Ячейка в дальнейшем в переборе свободных каналов данных не участвует

П1

П1 - начало передачи информации, П2 - потенциал разборки каналов данных, ПЗ, П4 - подача настроечных кодов, И1, И2, ИЗ, И4 - шины передачи информации

Рис 2 Функциональная схема ячейки коммутации для многозвенной коммутационной структуры с параллельной идентификацией свободных каналов данных

Разборка каналов данных начинается подачей потенциала на шину П2 Этот потенциал поступает на вход двухвходового элемента ИЛИ8, затем с выхода элемента ИЛИ8 - на инверсный вход триггера 2 и переводит триггер в инверсное состояние, тем самым разрешая прохождение потенциала с шины ПО на прямой вход триггера 1 и поступление результатов сравнения поступающих разрядов кода на инверсный вход триггера 1

Разработана функциональная схема блока коммутации, который содержит МхЫ ячеек (рис 3). Каждый блок коммутации работает в двух режимах — настройки и передачи информации В режиме настройки по шинам ПЗ и П4 в направлении от выхода к входу КС передаются параллельные идентификаторы, в режиме передачи данных информация передается по шинам И1, И2 в обратном направлении На пересечении входных и выходных шин находятся ячейки коммутации Блоки

коммутации всех звеньев одинаковы по структуре и различаются только размерностью

ю

П1

пп

И!

1 -П4 1 ,П4

ЯКП И ЯК, ¡а

ПЗ

ш

ш

ш

И1

ЯК,!

Д4

Я1к

Ща

Рис 3 Функциональная схема блока коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных

Результаты второй главы

- обоснован выбор формализованной модели трехзвенной КС, доказывающей, что в КС возможно производить параллельную идентификацию свободных каналов данных,

- разработаны структурная и функциональная схемы ячейки коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных, отличающиеся от известных тем, что в ячейку дополнительно введены триггер, логический элемент ИЛИ, шина управления, позволяющие производить настройку системы на фоне передачи информации Также разработан алгоритм работы данной ячейки коммутации;

- разработана функциональная схема блока коммутации многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов данных, отличающаяся от известных тем, что в блоке изменена структура ячеек коммутации и введены дополнительные управляющие шины

В третьей главе показана возможность реализации и основные принципы построения многозвенной КС с параллельной идентификацией

каналов данных, построенной с использованием разработанного блока коммутации.

Многозвенная КС, построенная на блоках коммутации, содержит (2-/Я-1) звеньев (рис 4) Коммутационная система является полнодоступной

Е

X/'

1 2 I

2 2 Р R

X

/А\

*/ 4J

2 I 2 R

X

а

1 2 1

2 2 R X

1 1 1 2 2 X X

Щ-

х . %

ЛАТ^

1 1 1

ч

нмпрошир

Р *■>[ дипродгерЕ

1 2 1

2 2 X X

У

v>

1 2 1

2 2 X Р

| юироядр

| импрояпер

—яжгро»д»[Г

1 R I 2 2 1 X 1 2 2 X Р

->^_нмсгрояявр |

Рис 4 Структурная схема многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных, содержащей 2 -т-1 звеньев

К выходам блоков коммутации подключены генераторы имени, вырабатывающие собственные идентификаторы каждой ячейки коммутации К выходам КС подключены контроллеры, которые производят анализ состояния ячеек коммутации в КС и записывают результаты в виде массива данных о состоянии системы коммутации Массивы в процессе работы системы динамически обновляются. Все контроллеры связаны общей шиной между собой и с устройством управления Устройство управления может быть реализовано в виде автомата Мура. В качестве контроллера может быть установлен микроконтроллер ATmegal28 семейства AVR фирмы Atmel Генератор имени построен на базе сдвиговых регистров

Массив, записанный в памяти контроллера, состоит из множества ячеек. Количество ячеек массива по горизонтали равно числу блоков коммутации выходного звена X, количество ячеек массива по вертикали равно числу блоков коммутации промежуточного звена R.

В каждую ячейку массива записан номер коммутационного блока входного звена и номер входа в этот коммутационный блок D(b,p), где Ъ - номер коммутационного блока входного звена, р - номер входа в этот коммутационный блок (рис 5)

I (

« I

я юсад | ! юоиз | I

1 .1

Рис 5 Массив данных о состояниях коммутационной системы

Алгоритм поиска свободных каналов данных представляет собой вычисление номеров входов в коммутационные блоки всех звеньев коммутационной системы и состоит из нескольких этапов

1) формируется массив данных, содержащий сведения о состоянии КС При этом многозвенная система условно считается трехзвенной (центральные звенья заменены одним звеном) В массиве не существует ячеек с одинаковыми значениями параметра Ь и разными значениями параметра р,

2) при поступлении заявки на новое соединение массив проверяется на наличие элементов с одинаковым значением Ь в одной строке сравниваются существующие значения с вновь поступившими. Если находятся одинаковые элементы в одной строке, то сравнение переводится на нижнюю, и так до тех пор, пока не найдется строка, не содержащая подобный элемент Таким образом, устраняется возможность блокировки в КС, когда несколько информационных сообщений должны передаваться с одного и того же коммутационного блока входного звена через один и тот же коммутационный блок промежуточного звена на выход системы,

3) аналогичные действия проводятся для центрального звена КС В результате вычисляются элементы параллельного идентификатора, определяющего путь через все звенья системы;

4) контроллеры обмениваются информацией об изменениях состояния массивов и передают параллельные идентификаторы в КС

Принцип параллельной идентификации каналов данных заключается в сравнении многоразрядных кодов в ячейке коммутации, и в случае положительного результата происходит коммутация В случае отрицательного результата, т е несоответствия многоразрядных кодов, коммутация не происходит

1_I_ _XI_X

ВС 1) ГК12) | ! Юч! X 1)

»(2,0 1 Т№) 1 ! рад

Параллельным идентификатором является совокупность имен промежуточных линий канала связи, те многоразрядые коды всех промежуточных линий по пути следования информации от входа к выходу

Количество элементов идентификатора равно количеству звеньев системы Первый элемент идентификатора г представляет собой номер коммутационного блока М-1 звена, где М - число звеньев в системе Второй элемент (Ъ) - это номер коммутационного блока М-2 звена и так далее Последний элемент (р) - номер входа коммутационного блока входного звена

Структура параллельного идентификатора представлена на рис 6

г с Ь Р

< >\ I

здеятафлкга ор |

г — номер коммутационного блока М-1 звена Ь — номер коммутационного блока М звена р — номер входа в коммутационный блок входного звена

Рис 6 Формат параллельного идентификатора

Предложенный принцип построения коммутационной системы реализует настройку каналов данных методом параллельной идентификации

Разработанные структурная и функциональная схемы ячейки коммутации для многозвенной КС, алгоритм работы этой ячейки, архитектура коммутационной системы и алгоритм поиска свободных каналов связи позволяют реализовать метод параллельной идентификации свободных каналов данных на фоне передачи информации

Результаты третьей главы

-предложен принцип построения многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных на фоне передачи информации, позволяющий снизить число коммутационных ячеек за счет многозвенности,

-разработан алгоритм поиска свободных каналов данных в многозвенной КС,

-разработан метод параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации, позволяющий повысить производительность МВС.

Четвёртая глава посвящена разработке имитационной модели поиска свободных каналов данных в многозвенной КС Модель построена в интегрированной среде разработки электронных устройств Proteus 7 2 Для этого было разработано микропрограммное обеспечение для контроллера ATmegal28 семейства AVR Анализ полученных результатов показал корректность функционирования алгоритма поиска свободных каналов данных

Также экспериментально проверена работоспособность предложенных ячейки и блока коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных

Логическая модель ячейки и блока коммутации была собрана в программе «Electronics Worcbench» Ко входам ячейки подключен генератор слов, выдающий комбинацию двоичных сигналов В контрольных точках ячейки коммутации - на выходе элемента «Сложение по модулю 2», ИЗ, ИЛИ5, триггеров 1 и 2, И6 - были установлены индикаторы На входах элементов ИЗ, «Сложение по модюлю 2», триггера 2, И8 установлены ключи К контрольным точкам ячейки коммутации подключен логический анализатор, позволивший получить двоичные сигналы на каждом такте работы (рис 7)

Рис 7 Имитационная модель ячейки коммутации для многозвенной коммутационной системы

Анализ полученных результатов работы ячейки и блока коммутации показал корректность их алгоритмов функционирования

Проведена оценка сокращения времени настройки, полученного в результате замены последовательного поиска каналов данных их параллельной идентификацией В известном методе поиск каналов данных производится последовательно для каждого входа, и время поиска всех каналов данных составляет-

т = 2 М

где к — количество звеньев в КС N — количество входов в КС.

При использовании метода параллельной идентификации каналов данных осуществляется одновременный поиск всех К каналов данных, соединяющих N входов с К выходами. Время на идентификацию всех каналов данных будет равно времени прохождения через КС команды связи. Минимальная разрядность команды связи равна сумме минимальных разрядностей имен, образующих эту команду. Рассмотрим трёхзвенную коммутационную систему. Минимальная разрядность имен для выходного звена составит 1 о%г0. (где О, ~ количество коммутационных блоков в коммутационной системе) для промежуточного \og2x и для входного - \og2iNiX). Таким образом, время параллельной идентификации каналов связи составляет:

Тщг1о&ШЮ (4)

График показывает, что применение параллельного метода поиска каналов данных даёт выигрыш во времени (рис. 8). На графике представлены зависимости времени настройки от числа входов системы для вариантов последовательного поиска и параллельного в многозвенных коммутационных системах с различным числом коммутационных блоков Q в промежуточном звене (4, 8, 32, 64). Причём, чем меньше число коммутационных блоков в промежуточном звене, тем меньше время установления соединений в системе.

4т

Число входов коммутационного паля

Рис. 8. Зависимость времени поиска каналов данных от числа входов в системе

В среднем, по сравнению с последовательным методом настройки КС, выигрыш во времени при применении метода параллельной идентификации каналов данных составит 99% (число входов КС от 1130 до 4096)

Результаты четвертой главы

- разработана имитационная модель поиска свободных каналов данных в многозвенной КС;

- разработаны имитационные модели ячейки и блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией,

- проведена оценка сокращения времени настройки полученная в результате замены последовательного поиска каналов данных параллельной идентификацией

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе

Основные результаты диссертационной работы

1 Исследованы и проанализированы различные типы ячеек и блоков коммутации, проведен анализ патентной информации и открытой технической документации ведущих разработчиков КС для МВС В результате анализа выявлено, что не существует алгоритмов настройки коммутационных систем, позволяющих производить настройку на фоне передачи информации и не известна архитектура блоков коммутации, позволяющих реализовать данный алгоритм

2 Обоснован выбор формализованной модели трехзвенной КС, доказывающей, что в системе возможно производить параллельную идентификацию свободных каналов данных

3 Разработана ячейка коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных, отличающаяся от известных тем, что в нее введены дополнительные логические элементы, позволяющие производить настройку КС на фоне передачи информации (Патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В В Жила, Н С Мальцева, Е А Барабанова 0Ш) -№> 2007147277/22, заявл 18 12 07; опубл. 20 05 08)

4 Разработана функциональная схема блока коммутации многозвенного коммутационного поля с параллельной идентификацией свободных каналов данных, отличающаяся от известных тем, что в блоке изменена структура ячеек коммутации и введены дополнительные управляющие шины

5. Предложен принцип построения многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов данных на

фоне передачи информации, позволяющий снизить количество коммутационных ячеек на 26,4% по сравнению с трехкаскадной системой и на 90% по сравнению с матричной за счет многозвенности

6 Разработан метод параллельной идентификации каналов данных многозвенной коммутационной системы, отличающийся от известных тем, что настройка системы происходит на фоне передачи информации, что позволяет сократить время настройки системы по сравнению с последовательным методом на 99%(число входов КС от 1130 до 4096)

7. Работоспособность предложенных алгоритма поиска свободных каналов данных в многозвенной КС, ячейки и блока коммутации доказана с помощью имитационного моделирования

8. Полученные результаты работы используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

9 Разработанная коммутационная структура позволит повысить производительность МВС и может быть использована в системах управления объектами с динамически меняющимися параметрами в режиме реального времени

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованные ВАК:

1. Мальцева, Н.С. Многокаскадные коммутационные системы с параллельной настройкой /НС Мальцева, Е А Барабанова // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2007 №4-1(52) С 118-121.

2. Мальцева, H С Использование метода параллельной идентификации свободных каналов данных в коммутационных системах / H С Мальцева И Вестник АГТУ. 2007 №1 (36) С 78-80 (принято к печати 1 октября 2006 г )

3 Мальцева, H С Особенности построения коммутационных полей для сетей передачи данных / НС. Мальцева // Вестник АГТУ. 2007 № 6 С 55-57 (принято к печати 1 октября 2006 г )

4 Дмитриев, В H Трехкаскадные коммутационные системы для многопроцессорных вычислительных систем и сетей передачи данных / В H Дмитриев, Е А Барабанова, H С. Мальцева // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2008 №5 С 168-170

Публикации в других изданиях:

5 Жидоусова, H С Разработка быстродействующего коммутатора для сетей передачи данных /НС Жидоусова, Жила В В // Наука Поиск 2005: Сб. науч ст В 2 т. Т 2 /Астрахан. гос техн ун-т Астрахань Изд-во АГТУ, 2005 С 200-202

6. Барабанова, Е А Быстродействующий интеллектуальный коммутатор для сетей АТМ / Е А. Барабанова, Н С Мальцева // Инфокоммуникационные и вычислительные технологии и системы (ВЩЖС-Об) Материалы II Всеросийской конференции с международным участием Т 1 Улан-Удэ Изд-во Бурятского университета, 2006 С 42-46

7 Жила, В В Интеллектуальный оптический мультиплексор сети БОН / В В Жила, Е А Барабанова, Н С Мальцева // Материалы 19-й Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19». Т 8 Воронеж, 2006 С 158-160

8 Мальцева, Н С. Повышение качества обслуживания мобильных систем передачи данных методом параллельной идентификации свободных каналов данных в коммутационных системах /НС Мальцева // Материалы Российской школы-конференции «Мобильные системы передачи данных» с участием молодых ученых и преподавателей М МИЭТ, 2006 С 88-90.

9 Мальцева, Н С Параллельная идентификация каналов в матричной коммутационной системе /НС Мальцева // Материалы 20-й Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20». Т 6 Секция 12 Ярославль, 2007. С. 15-16.

10 Патент на полезную модель. 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В В.Жила, Н С Мальцева, Е А Барабанова (1Ш). -№ 2007147277/22, заявл 18 12 07, опубл 20 05 08

Типография АГТУ Зак 383 Тир. 100 30 05 2008 г

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННЫХ СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ.:.

1.1. Анализ архитектур многопроцессорных вычислительных систем.

1.2 Коммутационные элементы многокаскадных коммутационных систем.

1.3 Архитектура и классификация коммутационных систем, применяемых в многопроцессорных вычислительных системах.

1.3.1. Матричная коммутационная система.

1.3.2. Многозвенные коммутационные системы.

1.3.3. Схемы Клосса.

1.3.4 Схема Бенеша.

1.4. Методы настройки коммутационных систем.

1.5 Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ЯЧЕЙКА И БЛОК КОММУТАЦИИ МНОГОЗВЕННОЙ КОММУТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ СВОБОДНЫХ КАНАЛОВ ДАННЫХ.

2.1 Формализованная модель трёхкаскадной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов связи.

2.2. Структурная схема и алгоритм работы ячейки коммутации коммутационной системы с параллельной идентификацией.

2.3. Функциональная схема блока коммутации.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКАМНОГОЗВЕННОЙКОММУТАЦИОННОЙ

СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ КАНАЛОВ

ДАННЫХ.

3.1. Структурная схема мнцгозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией каналов данных.

3.2 Алгоритм поиска свободных каналов данных в коммутационной системе с параллельной идентификацией.

3.3. Метод параллельной идентификации свободных каналов данных в коммутационной системе.

3.4. Реализация управляющего устройства.

3.5 Реализация генератора имени.

3.6 Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА ПОИСКА,

ЯЧЕЙКИ И БЛОКА КОММУТАЦИИ МНОГОЗВЕННОЙ КОММУТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ.

4.1 Моделирование алгоритма поиска свободных каналов данных в многозвенной коммутационной системе с параллельной идентификацией каналов данных.

4.2 Моделирование ячейки коммутации многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов связи по функциональной схеме.

4.3. Моделирование блока коммутации многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов связи по функциональной схеме.

4.4 Оценка времени настройки коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов связи.

4.5 Оценка задержки времени прохождения сигнала через ячейку коммутации.

4.6. Выводы по четвёртой главе.

На современном этапе развития общества сфера применения многопроцессорных вычислительных систем (МВС) непрерывно расширяется, охватывая все новые области в различных отраслях науки и производства.

Для максимально быстрого выполнения сложных вычислений, в частности, в МВС для высокопроизводительных вычислений, проводятся параллельные расчеты с применением большого числа процессоров или микро-ЭВМ.

Разработка таких систем является сложным процессом, который требует согласования вопросов эксплуатации и одновременного управления большим числом процессоров.

Важной особенностью МВС является способ организации связей между устройствами (процессорами) системы. Он влияет на скорость обмена информацией между процессорами, а следовательно, и на производительность всей системы. Ключевым элементом, определяющим быстродействие и производительность МВС, являются коммутационные системы (КС).'

В настоящее время ведется разработка новых технологий коммутации, в частности, оптических приборов, реализующих функции коммутации и обработки в сочетании с новыми методами разделения сигналов на основе волйовых и временных признаков. Внедрение таких технологий позволит значительно повысить быстродействие КС, однако они пока остаются дорогими и малодоступными. Так же возможно повышение производительности КС путём уменьшения времени переключения электронных схем и увеличения скорости распространения сигналов, но в данной области вычислительная техника практически достигла своих физических пределов.

Альтернативой подобным ■ устройствам является разработка классических КС с переходом к новым методам коммутации и новой архитектуре коммутационных систем. Большой вклад в исследование принципов построения классических КС внесли В.В. Аладьин, Н.И. Артюхин, А.А.Архангельская, Л.А.Бассалыго, В.А.Гармаш, И.И., Б.С. Гольштейн, Э.Б. Ершова, О.Н. Иванова, А.В. Каляев, В.И. Кодачигов, Б.С. Лившиц, О.Е. Ляшко, В.А. Мельников, Г.В. Метельский, В.И. Нейман, Ю.П. Офман, Н.А. Прокопец, Я.В. Фидлин, А.Д. Харкевич.

Современные КС позволяют производить настройку системы в пачечном режиме только последовательными методами, что существенно снижает скорость настройки системы и передачи информации. В связи с этим возникает актуальный вопрос повышения производительности МВС методом параллельной идентификации каналов данных, позволяющим производить настройку свободных каналов данных КС на фоне передачи информации. Необходимо также снизить количество коммутационных ячеек в системах с количеством входов от 1130 до 4096.

Актуальность темы подтверждается её соответствием утверждённым 21.05.2006 Президентом Российской Федерации В.В.Путиным приоритетным направлениям развития науки, техники и критических технологий Российской Федерации в части развития информационно-телекоммуникационных систем и разработки интеллектуальных систем управления (№ Пр-843).

Целью настоящего исследования является повышение производительности МВС на основе метода параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации в многозвенных КС.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- провести анализ патентной информации и открытой технической документации ведущих разработчиков коммутационных систем для МВС, исследование и анализ общих свойств и принципов функционирования ячеек и блоков коммутации;

- обосновать выбор формализованной модели многозвенного коммутационной системы с параллельной идентификацией каналов данных; г

- разработать функциональные схемы ячейки и блока коммутации для многозвенного коммутационного поля с параллельной идентификацией каналов данных для МВС;

- разработать принципы построения многозвенных коммутационных структур с параллельной идентификацией каналов данных и алгоритма поиска свободных каналов данных;

- разработать метод параллельной идентификацией каналов данных многозвенной КС для МВС;

- построить имитационные модели поиска свободных каналов данных, ячейки коммутации, блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных.

Объектом исследования является коммутационная структура с параллельной идентификацией свободных каналов данных.

Предмет исследования: алгоритм параллельной идентификации свободных каналов данных в многозвенной КС;

- алгоритм работы ячейки и блока коммутации многозвенной КС.

Методы исследования. При разработке многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных применялись методы вычислительной техники, булевой алгебры, компьютерного моделирования, теории множеств, теории цифровых автоматов. г

Научная новизна:

• - разработан метод параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации в многозвенной КС; - разработана функционально-логическая схема ячейки коммутации многозвенного коммутационного поля, с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации;

- разработана функционально-логическая схема блока коммутации многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации. t

На защиту выносятся следующие положения:

- структурная и функциональная схемы ячейки коммутации для КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных (патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В.В.Жила, Н.С.Мальцева, Е.А. Барабанова (RU). - № 2007147277/22; заявл. 18.12.07; опубл. 20.05.08);

- метод параллельной идентификации каналов данных КС для МВС, отличающийся от известных тем, что настройка системы производится на I фоне передачи информации;

- функциональная схема блока коммутации для КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных. Данный блок отличается от известных тем, что в нём изменена структура ячеек коммутации и введены дополнительные шины управления, производящие настройку системы на фоне передачи информации.

- алгоритм поиска свободных каналов связи в многозвенных КС с параллельной идентификацией каналов данных.

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации t структурная и функциональная схемы блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов данных ориентированы на реализацию в виде интегральной схемы. Использование разработанного блока коммутации в виде интегральной схемы в МВС позволит сократить время установления соединений. Возможно .также итерационное наращивание элементов, что позволяет более эффективно использовать ячейки коммутации при увеличении числа входов в системе. Многозвенные КС, построенные на разработанных блоках коммутации, содержат меньшее число ячеек коммутации при возможности проведения параллельной идентификации t каналов данных на фоне передачи информации.

По результатам исследований получен патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В.В .Жила, Н.С.Малыдева, Е.А.Барабанова (RU). - № 2007147277/22; заявл. 18.12.07; опубл. 20.05.08.

Полученные результаты работы используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет».

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной НИР ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», «Анализ и синтез элементов и устройств' телекоммуникационных, информационно-измерительных систем и систем управления» / Научный руководитель д-р техн. наук Дмитриев В.Н. ГР №01.2.006 08076, Астрахань АГТУ, 2005-2006 гг.

Личный вклад автора. Автор диссертации разработал метод параллельной идентификации каналов данных на фоне передачи информации, структурную, функциональную схему и имитационную модель ячейки и блока коммутации многозвенной КС с параллельной идентификацией каналов данных на фоне передачи информации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II Всероссийской конференции с международным участием (Улан-Удэ, 2006), Российской школе-конференции с участием молодых ученых и преподавателей (Москва, 2006), на XIX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-Х1Х» (Воронеж, 2006), на XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-ХХ» (Ярославль, 2007), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2004-2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них .4 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 6 таблиц, список литературы включает 97 наименований.

4.6. Выводы по четвёртой главе

1. Разработана имитационная модель поиска свободных каналов связи. В программе Proteus 7.2 (демоверсия) выбран микроконтроллер ATmegal28 семейства AVR фирмы Atmel, и проверена работоспособность алгоритма параллельной идентификации свободных каналов данных.

2. Проведено экспериментальное исследование работоспособности • ячейки и блока коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных каналов связи с помощью системы , моделирования «Electronics Workbench». Для этого в программе «Electronics Workbench» была собрана модель блока коммутации в соответствии с предложенной во второй главе функциональной схемой. Ко входам системы был подключен генератор слов, а к контрольным точкам системы - логический анализатор. Сравнив полученную временную диаграмму с диаграммой, предложенной во второй главе, приходим к выводу о корректности работы системы.

Ill

Получена зависимость времени поиска каналов связи от числа входов в системе и числа коммутационных блоков в промежуточном каскаде. Зависимость доказывает, что , использование метода параллельной идентификации для поиска свободных каналов связи позволит сократить время настройки системы в среднем на 99%. Получено выражение для коэффициента уменьшения времени поиска каналов связи в КС с параллельной идентификацией свободных каналов связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Исследованы и проанализированы различные типы ячеек и блоков коммутации, проведён анализ патентной информации и открытой технической документации ведущих разработчиков КС для МВС. В результате анализа выявлено, что не-существует алгоритмов настройки КС, позволяющих производить настройку на фоне передачи информации и не известна архитектура БК, позволяющих реализовать данный алгоритм.

2.Обоснован выбор формализованной модели трёхзвенной КС, доказывающей, что в системе возможно производить параллельную идентификацию свободных каналов данных.

3.Разработана ячейка коммутации для многозвенной КС с параллельной идентификацией свободных^ каналов данных, отличающаяся от известных тем, что в нее введены дополнительные логические элементы, позволяющие производить настройку КС на фоне передачи информации (Патент на полезную модель 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В.В. Жила, Н.С: Мальцева, Е.А. Барабанова (RU). - № 2007147277/22; заявл. 18.12.07; опубл. 20.05.08).

4.Разработана функциональная схема блока коммутации многозвенного коммутационного поля с параллельной идентификацией свободных каналов данных, отличающаяся от известных тем, что в блоке изменена Структура ячеек коммутации и введены дополнительные управляющие шины.

5.Предложен принцип построения многозвенной коммутационной системы с параллельной идентификацией свободных каналов данных на фоне передачи информации, позволяющий снизить количество коммутационных ячеек на 26,4%, по сравнению с трёхкаскадной системой, и на 90%, по сравнению с матричной, за счёт многозвенности.

6.Разработан метод параллельной идентификации каналов данных многозвенной коммутационной системы, отличающийся от известных тем, что настройка системы прЬисходит на фоне передачи информации, что позволяет сократить время настройки системы по сравнению с последовательным методом на 99%(число входов КС от 1130 до 4096).

7.Работоспособность предложенных алгоритма поиска свободных каналов данных в многозвенной КС, ячейки и блока коммутации доказана с помощью имитационного моделирования.

8.Полученные результаты работы используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет».

9. Разработанная коммутационная структура позволит повысить производительность МВС и кожет быть использована в системах управления объектами с динамически меняющимися параметрами в режиме реального времени.

1. Альсамара, В. Исследование и развитие метода расчета пропускных способностей каналов в сетях передачи данных с коммутацией пакетов. / В. Альсамара: автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1993. 18 с.

2. Артамонов, Г.Т. Топология сетей ЭВМ и многопроцессорных систем / Г.Т.Артамонов, В.Д. Тюрин. М.: Радио и связь, 1994. 247 с.

3. Балабанов, А.С. Многопроцессорные системы. Основные принципы организации (Обзор)/ А.С.Балабанов // Управляющие системы и машины. 1983. 30 с.

4. Баранов, С.И. Цифровые устройства на программируемых БИС с матричной структурой / С.И.Баранов, В.А.Скляров. М.: Радио и связь, 1986. 272 с.

5. Барский, А.Б. Планирование параллельных вычислительных процессов/ А.Б. Барский. М.: Машиностроение, 1980. 180 с.

6. Башарин, Г.П. Анализ очередей в вычислительных сетях: Теория и методы расчета / Г.П. Башарин. М.: Наука, 1989. 384 с.

7. Беллами, Дж. Цифровая телефония / Дж. Беллами, перевод с английского // Под ред. Э.Б.Ершовой, Э.В. Кордонского. Москва: Радио• и связь, 1986. 544 с.

8. Бенеш, В.Э. Математические основы теории телефонных сообщений/

9. B.Э. Бенеш; пер. с англ./ В.И.Нейман, А.Д. Харкевич / Под ред. И.Н.Коваленко. М.: Связь, 1968. 110 с.

10. Бибило, П.Н. Декомпозиционные методы логического синтеза дискретных устройств^ на программируемых матричных структурах: автореф. дис. . д-ра техн. наук / П.Н. Бибило. Минск, 1992. 31 с

11. Бибило, П.Н. Функционально-структурное описание ПЛИС и блоков управляющей логики СБИС / П.Н. Бибило, Д.М Терешко //• Управляющие системы машины. 1996. № 1/2. С. 56-64.

12. Бибило, П.Н. Автоматизация проектирования цифровых устройств на азе ПЛИС / П.Н. Бибило, Д.М Терешко // Зарубежная радиоэлектроника. 1997.°5. С. 58-70.

13. Бродин, В.Б. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой ' логики / В.Б. Бродин, А.В. Калинин;. М: ЭКОМ, 2002. 339 с.

14. Вальковский, В.А. Элементы параллельного программирования./• В.А.Вальковский, В.Е.Котов, А.Г.Марчук, Н.Н.Миренков /Под ред.• Котова В.Е. М.: Радио и связь, 1983. 370 с.

15. Венедиктов, М.Д Асинхронные адресные системы связи / М.Д. Венедиктов. М.: Связь, 1968. 271 с.

16. Витиска, Н.И. Программируемые коммутационные структуры / Н.И.Витиска. Львов: Центр Интеграл. 1992. 223 с.

17. Гармаш, В.А. Схемы неодинарной коммутации. Методы развития теории телеграфии / В.А.Гармаш, Л.А.Шор. М.: Наука, 1979. 78 с.

18. Головкин, Б.А. Параллельные вычислительные системы / Б.А.Головкин.1. М.: Наука, 1980. 250 с.

19. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк., 1999. 479 с.

20. Головкин, Б. А. Вычислительные системы с большим числом процессоров / Б.А. Головкин. М.: РиС, 1995. 318 с.

21. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному/ М.С.Голубцов. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 128 с.

22. Домрачев, В. Г. Базовые матричные кристаллы и матричные 'БИС / В. Г. Домрачев, П.П. Мальцев, И.В. Новаченко и др.. М.: Энергоатомиздат, 1992. 224 с. ,

23. Дудко, J1.A. Неблокируемые коммутационные схемы / Л.А.Дудко. • Вычислительный центр академии наук СССР, 1990.

24. Ершова, Э.Б., Алгоритмы установления соединений в трехкаскадных ь схемах, работающих в режиме разовой коммутации/ Э.Б.Ершова,

25. О.Е. Ляшко // Системы разовой коммутации. М.: Наука, 1972. 125 с.

26. Евреинов, Э.В. Однородные универсальные системы высокой производительности/ Э.В.Евреинов, Ю.Г. Косарев. Новосибирск: Наука, 1966.130 с.

27. В.В. Жила, Е.А. Барабанова, Н.С. Мальцева // Материалы 19-й Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-19». Т.8. Воронеж, 2006. С.158-160.т

28. Жила, В.В. Методы и аппаратные средства организации параллельной трансляции в МВС с программируемой архитектурой / В.В Жила: Дис. . канд. техн. наук. Таганрог, 1986. 264 с.

29. Жила, В.В. О методе настройки коммутатора с помощью символических имён/ В.В.Жила // Многопроцессорные вычислительные структуры.

30. Таганрог: ТРТИ. 1980. Вып.2(Х1). С.33-35.

31. Иванова, О.Н. Автоматические системы коммутации / О.Н.Иванова. М.: Связь, 1978. 623 с.43 .Иванова, О.Н. Принципы построения управляющих устройств АТС/ О.Н.Иванова. М.: ВЗЭИС, 1978. 62 с.л

32. Иванова, О.Н. Электронная коммутация/ О.Н.Иванова. М.: Связь, 1971. 296 с.

33. Игнатьев, В.О. Методы проектирования цифровых систем коммутации/ В.О. Игнатьев. СПб.: ЭИС, 1991.68 с.

34. Каляев, А.В. Многопроцессорные системы с программируемой i архитектурой/ А.В. Каляев. М.: Радио и связь, 1984. 240 с.

35. Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC: программа Electronics Workbench и ее применение / В.И. Карлащук. М.: «Солон -Р», 1999. 506 е.л

36. Кильметов, Р.С. Матричный коммутатор с внутренним контролем информации / Р.С. Кильметов и др. // СВЧ-техника и спутниковый прием: сб. науч. тр. Севастополь, 1992. С. 448-453.

37. Корнеев, В.В. Архитектура вычислительных систем с программируемой структурой / В.В. Корнеев. Новосибирск: Наука, 1985. 165 с.

38. Корнеев, В.В. Современные микропроцессоры / В.В. Корнеев, А.В.

39. Киселев. М.: НОЛИДЖ, 1998. 240 с.

40. Кодачигов, В. И. Электронная коммутация информационных каналов (в однородных вычислительных структурах) / В. И.Кодачигов. Ростов-наF

41. Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983. 207с.

42. Колбанев, М.О. Имитационное моделирование коммутационных станций интеллектуальных сетей связи / М.О. Колбанев. СПб., 2001. 78с.

43. Корнеев, В.В. Параллельные вычислительные системы/ В.В.Корнеев. -М.: Нолидж, 1999. 200с.i 54.Котов, В.Е. Теория параллельного программирования. Прикладныеаспекты/ В.Е.Котов // Кибернетика. 1974. №4.; С 26-30.

44. Котов, В.Е. Параллельное программирование с типами управления/ В.Е.f

45. Котов // Кибернетика. 1979. № 3. С 22-24.

46. Кульгин, М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия/ ■ М.Кульгин. М.; СПб.: Изд-во «Питер», 2000. 704 с.

47. Литвинов, В.В. Методы построения имитационных систем / . В.В.Литвинов, Т.П. Марянович. Киев: Наукова думка, 1991. 120 с.

48. Майоров, С.А.Основы теории вычислительных систем. / С.А. Майоров, Г.И. Новиков и др. / Под ред. С.А. Майорова. М.: Высш. школа, 1978. -480 с.

49. Мальцев, П.П. Программируемые логические ИМС на КМОПструктурах и их применение / П.П. Мальцев, Н.И. Гарбузов,f

50. А.П. Шарапов. М.: Энергоатомиздат, 1998. 160 с. 6'О.Мальцева, Н.С. Многокаскадные КС с параллельной настройкой / Н.С.

51. Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20». Т.6. Секция 12. Ярославль, 2007. С. 15-16.

52. Моделирование вычислительных систем и процессов / Межвуз. сб. научн. тр. Пермь: ПГУ, 1990. 129 с.

53. Мультипроцессорные системы и параллельные вычисления. Пер. с англ. Голубева-Новожшгова Ю.С. и Щерса A.JI. / Под ред. Энслоу Ф.Г. -М.: Мир, 1976.

54. Михалевич, B.C., Организация вычислений в многопроцессорных вычислительных системах/ В.С.Михалевич, Ю.В.Капитонова,

55. A.А.Кетичевский, И.Н.Молчанов, С.Б. Погребинский // Кибернетика. 1984. 250 с.

56. Нейман, В.И. Структуры систем распределения информации/

57. B.И.Нейман. М.: Радио и связь, 1983. 217 с.

58. Николаев, В.И. Системотехника: методы и приложения / В.И. Николаев, В.М. Брук. М.: Машиностроение, 1985. 199 с.

59. Нариньяни, А.С. Теория параллельного программирования. Формальные ' модели/ А.С. Нариньянй // Кибернетика. 1974. № 5. С 51-53.

60. Параллельные вычислительные системы. (Состояние и тенденции развития.) Обзор по материалам иностранной печати/ Радиоэлектроника, часть I. Вычислительная техника. М.: НИИЭИР, 1985. 110 с.

61. Патент на полезную модель. 73568 Российская Федерация, МПК Н03К17/04, Ячейка коммутации для многокаскадной коммутирующей системы / В.В.Жила, Н.С.Мальцева, Е.А. Барабанова (RU). -№ 2007147277/22; заявл. 18.12.07; опубл. 20.05.08.

62. Поспелов, Д. А. Введение в теорию вычислительных систем/ Д.А.Поспелов. М.: Сов/радио, 1972. 150 с.

63. Ратынский, М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 2000. 248 с.

64. Соловьев, В. В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем / В. В. Соловьев. М.:

65. Горячая линия-Телеком, 2001. 636 b.

66. Угрюмов, Е.П. Цифровая схемотехника / Е.П. Угрюмов. СПб.: БВХ -Санкт-Петербург, 2000. 528 с.

67. Угрюмов, Е.П. БИС/СБИС с репрограммируемой структурой / Е.П. Угрюмов, Р.И. Грушвирсий, А.Н. Алыневский. СПб., 1996. 96'с.

68. Угрюмов, Е.П. БИС с программируемой структурой / Е.П. Угрюмов, Смирнов, А.Н. Алыпевский . СПб., 1995. 64 с.

69. Халилов, А.И. Распараллеливание программ с применением метода ■ последовательного углубления / Халилов, А.И. Поддубная В.И., ' Лопийчук Н.М. // Кибернетика. 1977. № 6. 78-90 С.

70. Харкевич, А.Д. Особенности систем разовой коммутации. Системы разовой коммутации / А.Д.Харкевич. М.: Наука, 1972.

71. Харкевич, А. Д. Некоторые соображения о классификации требований, предъявляемых к коммутационным схемам./ А. Д.Харкевич // Массовое обслуживание в системах передачи информации. М., Изд-во Наука, 1969. 90 с.

72. Чуркин, В.П. Асинхронные цифровые системы коммутации / В.П.• Чуркин . М.: Радио и связь, 1995. 192 с.

73. ACT Family FPGA Data Book. Fctel, 1990.

74. Andresen S. The looping algorithm extended to base 2l rearrageable switching networks.// IEEE Trans. On Comput.-1977.-V.COM-25. № 10. -P. 1057-1063.

75. ALTERA. Data Book / Altera Corporation. w. p., 1995.

76. ALTERA. Flex 8000. Handbook / Altera Corporation. w. p., 1994.

77. Closs C.A. A study of non-blocking switching networks. //Bell Syst. Tech. J.,. 1953.-V.32. - №2 - Р.406-424/

78. Lee K.Y. A new Benes network control algorithm / K.Y.Lee// IEEE Trans.• On Comput.-1987.-V.C.-36. № 6. - P. 768-772/.

79. Bostock, G. Programmable Logic Devices / G. Bostock. N-Y.: McGraw 1988-243 p.

80. Bursky, D. Advanced CPLD Architectures Challege FPGAs, Gas / D. Bursky lectronic Design. 1998.^- № 22. pp.78 - 86.

81. Thurber KJ. Parallel Processor Architectures. Part2 Specucil Purpose

82. Programming. McGraw-Hill, Boston. 1998. 95.Sullivan H., Bashkow T.R., A large Scale, Homogenecus, Fully Distributed• Parallel Machine, I // The Annual Symposium on Computer Architecture. Computer Architecture News.-1977.-v.5, №7

83. Broomel G. Heath J.R. Classification categories and historical development of circuit switching topologies. // ASM Сотр. surv. 1983, №2 p. 95-113/

84. Feng T.-Y. A survey of interconnection networks // Computer 1981, № 12,jp. 12-27.t

85. Листинг программы выполняющей алгоритм поиска свободных каналов данных в пятизвенной коммутационной системе (язык программирования С++)k include <conio.h>include <stdio.h> //Число промежуточных каскадовdefine numofcascades 3

86. Число блоков промежуточного и выходного каскада. #define midblocks 8 #define outblocks 32void main() {i //Здесь указывается номер входного и выходного блоковint in = 12; int out = 7;г

87. Объявление и инициализация массиваstruct cell {int block; int port;i } connections numofcascades.[outblocks][midblocks];

88. В этом массиве будет храниться путь от каскада к каскаду int pathnumofcascades.;jint end = out 1; int x, y, z;for (z = 0; z < numofcascades; z++)for (x = 0; x < outblocks; x++)i for (у = 0; у < midblocks; y++)

89. Массив заполняется нулями (пустыми ячейками) connections z.[x] [у] .block = 0;тconnectionsz.[x][y].port = 0; ' }