广西大学硕士学位论文基于Torus的并行计算机网络可靠性研究姓名：黄亿海申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：王高才20090624基于Torus的并行计算机网络可靠性研究摘要近年来，随着电子器件的发展，计算机的处理能力有显著提高。但是，仅仅依靠电子器件的发展而达到的速度提高，远不能满足现代科学、工程技术和其他许多领域对高速运算能力的需要。这就要求人们改进计算机系统结构以及采用各种并行处理技术，以便大幅度地提高处理速度和运算能力。其中，以并行计算机系统为核心的计算机平台占据着极其重要的地位，基于Torus的并行计算机系统具有对称性、良好扩展性、规则、易于VLSI实现及路径多样性等诸多优点而备受关注。然而，由于并行计算机系统通常应用于非常重要的计算、控制和研究领域中。因此，系统一旦发生故障，将带来不可估量的甚至灾难性损失。为使并行计算机系统在运行或生产过程中能够保持正常运行，对其可靠性进行研究是重要课题之一。本文首先介绍本课题相关的预备知识，包括并行计算机与高性能计算机的关系、并行计算机体系结构、基于Torus的并行计算机网络的定义、可靠性的基本概念、可靠性发展概况、可靠性的重要意义、以及指数分布函数和马尔可夫过程等相关知识。接着应用马尔可夫过程研究基于Torus的并行计算机网络的可靠性。通过建立马尔可夫过程各状态空间图，且将状态图转换为可靠性模型的数学表达式，分析了结点失效相互独立条件下的Torus网络的可靠性，并将不同规模的Torus网络可靠度数值计算结果进行比较，结果表明网络运行时间越l长或网络规模越大其可靠性越低的一般规律。然后进一步分析结点失效相关的Torus网络的可靠性，并将数值计算结果与结点不相关的Torus网络可靠性进行比较，结果表明结点相关的Torus网络可靠性低于结点不相关的Torus网络。最后采用组合模型和递推分解的思想对大规模Torus网络的可靠性进行分析，其目的是避开应用马尔可夫过程求解计算遇到的NP难题。对特大规模的Torus网络，递推分解算法还可以通过采用可靠度上下界逐步逼近的方法，得到一定精度的可靠度近似值。数值结果表明：在结点失效概率均小于O．10％时，对多达上千个结点的Torus网络仍超过0．9106352的可靠度。关键词：Torus网络结点失效可靠度马尔可夫过程递推分解算法IISTUDYONRELIABILITYoFPARALLELCOM．PUTERNETWORKBASEDON瑚吣ABSTRACTRecent l y years，wi t h t he devel opment and progress of el ec...
