扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法技术

本发明专利技术公开了一种扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，本发明专利技术当指定一个处理器为源处理器时，能够以该处理器为中心并行构造一组边独立生成树，使得该处理器到任一其它处理器之间存在2n‑1条边不相交的路径。数据能够分解到这2n‑1条路径上进行并行传输，互不干扰。本发明专利技术根据任意给定顶点，能够并行构造2n‑1棵边独立生成树；根顶点与任一其它顶点之间存在2n‑1条边不相交的路径；每棵树均能够独立构造。本发明专利技术具有更好的拓扑性质，能够大大降低硬件成本和通信开销、提高通信代价的平衡，在互连网络结构的普及上有着广泛的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法。
技术介绍
扩展立方体(AugmentedCube)结构多处理器网络是超立方体网络的一种重要变型，受到了学者们的广泛关注。n维扩展立方体AQn具有2n处理器且是(2n-1)-边连通的和(2n-1)-顶点连通的。1维扩展立方体AQ1是包含两个顶点的完全图。n维扩展立方体AQn(n≥2)是由两个n-1维扩展立方体AQn-1连接而成。这两个AQn-1表示为和和之间增加2×2n-1条边如下：令和中的顶点a＝0an-1an-1...a1与中的顶点b＝1bn-1bn-2...b2相邻当且仅当对于任意i，1≤i≤n-1，ai＝bi或对于任意i，1≤i≤n-1，在采用AQn的多处理器网络中，当处理器的数量比较多的时候，如何快速构造多条边不相交的链路来并行传输数据具有重要的意义。当源处理器要发送大数据给目标处理器时，多条边不相交的链路能够借助于边独立生成树来实现。给定一个网络，边独立生成树是一组以相同顶点为根的生成树且根到任何一个顶点之间所经过的边在任意两棵生成树中均不相同。现有的关于扩展立方体结构多处理器网络上边独立生成树的构造方法是一个递归构造方法，其对应的算法时间复杂度较高且该方法构造出的一组树的最大高度也较高。现有的关于扩展立方体AQn上边独立生成树的构造方法只能解决2n-1棵边独立生成树的串行构造，该方法具有树与树之间的构造互相依赖的缺点，使得树的构造过程复杂，效率较低。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，根据给定顶点构造立方体结构AQn上2n-1棵以该顶点为根的独立生成树；对于AQn，任一顶点u均由n位二进制表示，令u＝unun-1...u1，令N(u，i)表示u的i维邻接点；设根顶点为r＝rnrn-1...r1，各棵高度均为n的树的构造方法包括以下步骤：S1.第1棵和第2棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S11.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树；S12.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥4；S2.第3棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S21.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树；S22.构造具有共同前缀rnrn-1...r4的子图中子树；S23.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥5；S3.第2k-2棵边独立生成树的构造，其中3≤k≤n，包括以下步骤：S31.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+1的子图中子树；S32.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+2的子图中子树；S33.对于m＝k+2，k+3，...，n，依次构造具有共同前缀rnrn-1...rm+1的子图中子树；S4.第2j-1棵边独立生成树的构造，其中3≤j≤n，包括以下步骤：S41.构造具有共同前缀为rnrn-1...rj+1的子树；S42.构造具有共同前缀为rnrn-1...rj+2的子树；S43.对于j2＝j+2，j+3，...，n，依次构造具有共同前缀为的子树。作为优选的方案，S11.第一步构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树，具体为：V(T1)＝{r，N(r，1)，N(N(r，1)，2*)，N(N(r，1)，2)}和E(T1)＝{(r，N(r，1))，(N(r，1)，N(N(r，1)，2*))，(N(r，1)，N(N(r，1)，2))}；V(T2)＝{r，N(r，2)，N(N(r，2)，2*)，N(N(r，2)，1)}和E(T2)＝{(r，N(r，2))，(N(r，2)，N(N(r，2)，2*))，(N(r，2)，N(N(r，2)，1))}；S12.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥4，具体为：当n+1≥k＝4时，对于具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树：令T1′和T2′分别代表具有共同前缀rnrn-1...r3的子树T1和T2，T1″和T2″分别代表把T1′和T2′中所有顶点的前缀r3位变为连接T1′和T1″中根的孩子结点形成T1，连接T2′和T2″根的孩子结点形成T2；当n+1≥k＞4时，令T1′和T2′分别代表具有共同前缀rnrn-1...rk的子树T1和T2，T1″和T2″分别代表把T1′和T2′中所有顶点的前缀rk位变为连接T1′和T1″中根的孩子结点形成T1，连接T2′和T2″根的孩子结点形成T2，直到构造出共同前缀为空的子图中子树T1和T2；这里，当k＝n+1时，前缀rnrn-1...rk为空。作为优选的方案，S21.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树，具体为：V(T3)＝{r，N(r，2*)，N(N(r，2*)，2)，N(N(r，2*)，1)}和E(T3)＝{(r，N(r，2*))，(N(r，2*)，N(N(r，2*)，2))，(N(r，2*)，N(N(r，2*)，1))}；S22.构造具有共同前缀rnrn-1...r4的子图中子树，具体为：将顶点N(r，2*)连接顶点N(N(r，2*)，3)，除r外的顶点连接其3*维邻接点；S23.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥5，具体为：当n+1≥k＝5时，令T3′代表具有共同前缀rnrn-1...r4的子树T3，T3″代表把T3′中所有顶点的前缀r4位变为连接T3′和T3″中根的孩子结点形成T3；当n+1≥k＞5时，令T3′代表具有共同前缀rnrn-1...rk的子树T3，T3″代表把T3′中所有顶点的前缀rk位变为连接T3′和T3″中根的孩子结点形成T3，直到构造出共同前缀为空的子图中子树T3；这里，当k＝n+1时，前缀rnrn-1...rk为空。作为优选的方案，S31.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+1的子图中子树，具体为：S311.令w＝N(r，k)，连接r和w并将w与其具有前缀的所有邻接点连接起来，组成T2k-2；S312.对于j＝k-1，k-2，...，3，依次处理如下：连接顶点与顶点对于的具有共同前缀均邻接点且该顶点不在T2k-2中，将其连接到顶点上；S313.对于不在T2k-2中且与T2k-2中所有顶点具有共同前缀rnrn-1...rj+1的每一个顶点vnvn-1...v1，连接顶点vnvn-1...v1与S32.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+2的子图中子树，具体为：此时，n≥k+1；令T2k-2′代表具有共同前缀rnrn-1...rk+1的子树T2k-2，T2k-2″代表把T2k-2′中所有顶点的前缀rk+1位变为将T2k-2中除r和r的邻接点之外的所有顶点a，其中不含w，连接其邻接点N(a，k+1)，断开原T2k-2″中构成回路的边，令得到的树为T2k-2；S33.对于m＝k+2，k+3，...，n，依次构造具有共同前缀rnrn-1...rm+1的子图中子树，具体为：令T2k-2′代表具有共同前缀rnrn-1...rm+1的子树T2k-2，T2k-2″代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，其特征在于，根据给定顶点构造立方体结构AQn上2n‑1棵以该顶点为根的独立生成树；对于AQn，任一顶点u均由n位二进制表示，令u＝unun‑1...u1，令N(u，i)表示u的i维邻接点；设根顶点为r＝rnrn‑1...r1，各棵高度均为n的树的构造方法包括以下步骤：S1.第1棵和第2棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S11.构造具有共同前缀rnrn‑1...r3的子图中子树；S12.构造具有共同前缀rnrn‑1...rk的子图中子树，其中k≥4；S2.第3棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S21.构造具有共同前缀rnrn‑1...r3的子图中子树；S22.构造具有共同前缀rnrn‑1...r4的子图中子树；S23.构造具有共同前缀rnrn‑1...rk的子图中子树，其中k≥5；S3.第2k‑2棵边独立生成树的构造，其中3≤k≤n，包括以下步骤：S31.构造具有共同前缀rnrn‑1...rk+1的子图中子树；S32.构造具有共同前缀rnrn‑1...rk+2的子图中子树；S33.对于m＝k+2，k+3，...，n，依次构造具有共同前缀rnrn‑1...rm+1的子图中子树；S4.第2j‑1棵边独立生成树的构造，其中3≤j≤n，包括以下步骤：S41.构造具有共同前缀为rnrn‑1...rj+1的子树；S42.构造具有共同前缀为rnrn‑1...rj+2的子树；S43.对于j2＝j+2，j+3，...，n，依次构造具有共同前缀为rnrn‑1...ri+1的子树。...

【技术特征摘要】
1.扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，其特征在于，根据给定顶点构造立方体结构AQn上2n-1棵以该顶点为根的独立生成树；对于AQn，任一顶点u均由n位二进制表示，令u＝unun-1...u1，令N(u，i)表示u的i维邻接点；设根顶点为r＝rnrn-1...r1，各棵高度均为n的树的构造方法包括以下步骤：S1.第1棵和第2棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S11.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树；S12.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥4；S2.第3棵边独立生成树的构造，包括以下步骤：S21.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树；S22.构造具有共同前缀rnrn-1...r4的子图中子树；S23.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥5；S3.第2k-2棵边独立生成树的构造，其中3≤k≤n，包括以下步骤：S31.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+1的子图中子树；S32.构造具有共同前缀rnrn-1...rk+2的子图中子树；S33.对于m＝k+2，k+3，...，n，依次构造具有共同前缀rnrn-1...rm+1的子图中子树；S4.第2j-1棵边独立生成树的构造，其中3≤j≤n，包括以下步骤：S41.构造具有共同前缀为rnrn-1...rj+1的子树；S42.构造具有共同前缀为rnrn-1...rj+2的子树；S43.对于j2＝j+2，j+3，...，n，依次构造具有共同前缀为rnrn-1...ri+1的子树。2.根据权利要求1所述的扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，其特征在于，S11.第一步构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树，具体为：和和E(T2)＝{(r，N(r，2))，(N(r，2)，N(N(r，2)，2*))，(N(r，2)，N(N(r，2)，1))}；S12.构造具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树，其中k≥4，具体为：当n+1≥k＝4时，对于具有共同前缀rnrn-1...rk的子图中子树：令T1′和T2′分别代表具有共同前缀rnrn-1...r3的子树T1和T2，T1″和T2″分别代表把T1′和T2′中所有顶点的前缀r3位变为连接T1′和T1″中根的孩子结点形成T1，连接T2′和T2″根的孩子结点形成T2；当n+1≥k＞4时，令T1′和T2′分别代表具有共同前缀rnrn-1...rk的子树T1和T2，T1″和T2″分别代表把T1′和T2′中所有顶点的前缀rk位变为连接T1′和T1″中根的孩子结点形成T1，连接T2′和T2″根的孩子结点形成T2，直到构造出共同前缀为空的子图中子树T1和T2；这里，当k＝n+1时，前缀rnrn-1...rk为空。3.根据权利要求2所述的扩展立方体结构多处理器网络上数据的并行传输方法，其特征在于，S21.构造具有共同前缀rnrn-1...r3的子图中子树，具体为：V(T3)＝{r，N(r，2*)，N(N(r，2*)，2)，N(N(r，2*)，1)}和E(T3)＝{(r，N(r，2*))，(N(r，2*)，N(N(r，2*)，2))，(N(r，2*)，N(N(r，2*)，1))}；S22.构造具有共同前缀rnrn-1...r4的子图中子树，具体为：将顶点N(r，2*)连接顶点N(N(r，2*...

【专利技术属性】
技术研发人员：程宝雷，樊建席，杨季文，李小燕，王桂娟，
申请(专利权)人：苏州大学张家港工业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32