Verbindungsnetzwerke für parallel und verteilte Systeme.pdf

leichter an diesem überschaubaren Beispiel beobachten und verifizieren lassen.
Die exemplarischen Eigenschaften sind:
• In diesem "Netz" wird eine Informationseinheit, wie z.B. ein Bit oder ein Datenpaket,
in mehreren Schritten, d.h. iterativ, von einem Sender zu einem
Empfänger transportiert. Die Art des Informationstransports und die Wegeauswahl
wird als Routing bezeichnet.
• Es lassen sich häufig nicht alle an den Sendern (Eingängen A i ) anliegenden
Informationseinheiten gleichzeitig zu ihren Empfängern (Ausgängen Bj)
transportieren, sondern es können Wartezeiten auftreten. Man spricht in einem
solchen Fall von transienter Blockierung.
• In diesem "Netz" existiert mindestens ein Weg von Ai zu Bj. Im Schieberegisterring
ist es möglich, einen eventuell längeren Weg in entgegengesetzter
Ringrichtung zu wählen. Die Entscheidung über den "richtigen Weg"
wird als adaptive Wegewahl bezeichnet.
• Netzwerke lassen sich formal als Graph und als Relation darstellen. Aus diesem
Grunde spielt bei Verbindungsnetzwerken die Graphen- und Gruppentheorie
eine gewisse Rolle.
Diese vier Eigenschaften haben, ausgehend vom Beispiel des Schieberegisterrings,
allgemeine Bedeutung und bedürfen weiterer Erläuterung:
• Routing: Die iterative Annäherung einer Informationseinheit vom Sender
zum Empfänger unterliegt gewissen Regeln und ist i.a. von der Netztopologie
vorgegeben. Für die Geschwindigkeit des Routings während des Informationstransports
ist neben der Routingmethode die Zahl der Schritte zwischen
Sender und Empfänger maßgebend.
• Blockierung: Im Schieberegisterfall gibt es stets Paare (Ai, Ak) mit
entgegengesetzten Transportwünschen (beispielsweise nach oben und nach
unten), die nicht gleichzeitig erfüllt werden können. Bei nicht-blockierungsfreien
Netzen wird eine auftretende Konkurrenzsituation zweier Informationseinheiten
(Datenpakete) durch kurzzeitiges Sperren eines oder
mehrerer Netzeingänge oder Netzzwischenstufen gelöst, d.h. es wird eine
Steuerung des Informationsflusses (Flow Control) vorgenommen. Die gestoppte
Informationseinheit verbringt eine gewisse Zeit wartend, bis sie an
die Reihe zum Weitertransport kommt. Das bedeutet, daß es bei den Verbindungsnetzwerken
Warteschlangen geben muß und damit auch Verfahren,
diese zu bedienen (Scheduling).
• Adaptive Wegewahl: Das Vorhandensein alternativer Pfade durch das Netz
erlaubt, eine adaptive Wegewahl vorzunehmen. Die Redundanz im Netz
kann entweder zur Fehlertoleranz genutzt werden oder einen höheren Netzdurchsatz
ermöglichen, sofern ein geeignetes Routing-Schema verwendet
wird, das den Netzstatus bzw. die Verkehrssituation an den Knoten berücksichtigt.
• Graphentheorie: Die Graphentheorie hat sich zusammen mit der Gruppentheorie
als ein nützliches Instrument zur Beschreibung von Netzen erwiesen.
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