什么是直接互连结构(direct interconnecti

直接互连结构(direct interconnection network，DIN)是处理节点通过一定方式互连构成的一个系统。直接互连结构中的处理节点是业务源，同时又是转发节点。图1是一个圆环(torus)直接互连结构。图中，圈表示处理节点，也称为交换节点或路由单元。DIN在大型多处理器系统(multiprocessors)、多个计算机间的互连和可扩展的共享缓存多处理器系统中有着广泛应用。其结构具有较高的并行处理(parallelism)特性和极好的扩展性。而数据交换应用则是指在LAN或WAN中使用的技术，例如ATM技术,TCP/IP技术等。本文把DIN技术应用到数据交换中，来实现高性能的数据交换结构。
表1列出两种应用主要性能指标。可看出数据交换中对吞吐量的要求更高，需要有业务质量保证，但对分组时延要求不高。数据交换结构需有无阻塞特性，输出到不同端口间的业务不会相互影响，应保证并发的多个业务同时以请求的带宽传送。
DIN具有较好的可扩展性和分布式特性，但不同端口间业务相互影响很大，造成结构吞吐量低。随着VLSI技术的发展，在硬件上可以实现更大的缓存和更高的时钟频率及数据传送速率，使DIN应用到数据交换成为可能。
文献[1]比较了传统数据交换结构与DIN在拓扑属性上的差别，给出了一种易扩展的数据交换结构。文献[2]仿真分析了一种直接互连结构与几种典型数据交换结构的性能比较，在文献[3]中实现了一种应用到数据交换中的路由器结构，分析了实现路由器的折中方案。
本文旨在基于DIN结构的吞吐量、时延、路由算法和死锁解决进行了分析。得出了一些在应用直接互连交换结构构建数据交换结构时可以采用的方法。

DIN中两个重要的特性是吞吐量和时延。吞吐量是指每个输入端口接受的最大数据速率(通常是bit/s)。时延是指分组从源到目标节点所需总时间。吞吐量和时延不仅同拓扑结构有关，还与采用的路由算法、业务源模型和流量控制策略等有关，本文主要分析理想吞吐量和无冲突时延。理想吞吐量指路由算法能完全平衡从源到目标所有路径上的负载，对流量控制能保证瓶颈通道上不存在空闲周期。无冲突时延指无内部阻塞情形下分组所需传输时间。

直接互连结构在数据交换中的应用分析