看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络
什么是计算机网络局域网常见的计算机网络局域网技术有哪些
什么是计算机网络局域网常见的计算机网络局域网技术有哪些计算机网络局域网（Local Area Network，LAN）是指在地理范围较小的范围内，由计算机、服务器、交换机等网络设备组成，通过局域网技术进行连接和通信的网络形式。
它可以用于家庭、办公室、学校等小范围的网络环境中，为用户提供资源共享、信息传输等功能。
常见的计算机网络局域网技术有以太网、Wi-Fi、局域网虚拟化等。
一、以太网以太网是最常用的局域网技术之一，基于以太网技术的局域网速度通常为10Mbps、100Mbps或1000Mbps。
以太网使用双绞线作为传输介质，采用CSMA/CD（载波侦听多路接入/冲突检测）技术进行数据传输，具有简单、稳定、成本低廉等优点。
以太网常用于家庭网络、小型办公室等场景。
二、Wi-FiWi-Fi是一种无线局域网技术，通过无线信号进行数据传输和通信。
Wi-Fi技术基于IEEE 802.11系列无线标准，可以提供高速无线网络连接。
Wi-Fi技术广泛应用于家庭、学校、咖啡厅、酒店等场所，用户可以通过Wi-Fi无线接入点（Access Point，AP）连接到无线局域网并访问互联网。
三、局域网虚拟化局域网虚拟化是一种将物理局域网划分为多个逻辑局域网的技术。
通过虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）技术，可以实现逻辑上的隔离和分割，提高网络的安全性和灵活性。
VLAN技术基于交换机进行配置和管理，可以将不同的用户、部门或应用划分到不同的虚拟局域网中。
四、局域网交换技术局域网交换技术是指使用交换机进行局域网数据转发和通信的技术。
与传统的集线器相比，交换机能够基于MAC地址进行数据帧的转发，提高了局域网的传输效率和安全性。
常见的局域网交换技术包括以太网交换、虚拟局域网交换等。
五、局域网安全技术局域网安全技术是保护局域网网络安全的一系列技术手段。
常见的局域网安全技术包括网络防火墙、入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）、入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）等。
《高性能计算技术》练习题word精品文档13页
高性能计算与云计算练习题1. 解释以下基本概念●HPC, HPCC, Distributed computing, Cloud computing●MIMD, SIMD, SISDHPC:High Performance Computing 高性能计算，即并行计算。
在并行计算机或分布式计算机等高性能计算系统上所做的超级计算。
HPCC：High Performance Computing and Communication 高性能计算与通信。
指分布式高性能计算、高速网络和Internet的使用。
Distributed computing：分布式计算。
在局域网环境下进行的计算。
比起性能来说，它更注重附加功能。
一个计算任务由多台计算机共同完成，由传统的人和软件之间的交互变成软件和软件之间的数据交互。
Cloud computing：云计算（Cloud Computing）是一种新兴的商业计算模型。
它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。
MIMD：多指令多数据流。
每台处理机执行自己的指令，操作数也是各取各的。
SIMD：单指令多数据流。
所有“活动的”处理器在同一时刻执行同一条指令对多个数据流进行操作。
SISD：单指令单数据流。
传统的串行处理机。
CPU执行单一的指令流对单一的数据流进行操作。
2. 试比较PVP、SMP、MPP、DSM和Cluster并行机结构的不同点，以典型系统举例说明。
3. 列出常用静态和动态网络的主要参数（节点度、直径、对剖带宽和链路数）以及复杂度、网络性能、扩展性和容错性等。
常用的标准互联网络有哪些？答：静态网络（Static Networks）是指处理单元间有着固定连接的一类网络，在程序执行期间，这种点到点的链接保持不变；动态网络（Dynamic Networks）是用交换开关构成的，可按应用程序的要求动态地改变连接组态。
了解不同类型的计算机网络
了解不同类型的计算机网络计算机网络是指通过通信设备将地理位置不同的计算机连接起来，实现信息与资源的共享和传递。
它广泛应用于各个领域，包括互联网、局域网、广域网等。
本文将介绍一些常见的计算机网络类型，以及它们的特点和应用。
一、局域网（Local Area Network，LAN）局域网是指在相对较小的地理范围内建立起来的网络。
它通常由一个建筑物、办公室、校园或个人家庭组成。
局域网的传输速度较高，延迟较低，可用于共享文件、打印机、数据库等资源。
典型的局域网技术包括以太网和无线局域网（WLAN）。
以太网是最常见的局域网技术，通过双绞线或光纤连接计算机、交换机和路由器。
它具有灵活性高、成本低、传输速度快等特点。
无线局域网则通过无线信号连接设备，适用于移动性要求较高的场景。
二、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网是指覆盖一个城市范围内的网络，连接多个局域网或广域网。
它通常由光纤网路和无线连接组成，提供更大的带宽和传输速度。
城域网可用于公共交通系统、城市监控、智能电网等领域，提供数据传输和交流。
三、广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是指覆盖广大地理范围的网络，可以跨越城市、国家甚至跨洲际。
广域网通常由多个局域网、城域网和Internet连接而成。
它的传输速度和带宽较低，但覆盖范围广。
广域网常用于跨地域的办公、远程教育、远程医疗等领域。
四、互联网（Internet）互联网是最为人熟知的计算机网络，它是全球性的网络系统，连接着世界各地的计算机。
互联网采用分组交换的方式传输数据，以TCP/IP协议为基础。
互联网提供了海量的信息和资源，支持电子邮件、网页浏览、在线购物等各种应用。
五、无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）无线传感器网络是由大量的分布式传感器节点组成的网络。
这些节点可以感知、采集环境中的信息，并通过无线通信方式传输给其他节点或者基站。
计算机网络3种通信方式
计算机网络3种通信方式计算机网络是指将分散的计算机系统以及其他设备通过通信线路连接起来，形成一个统一的信息交换系统。
在计算机网络中，数据传输是其中最重要的一环。
数据传输的方式有很多种，本文将介绍并分析计算机网络中常用的3种通信方式。
一、电路交换电路交换是一种面向连接的通信方式，它在传输数据之前，先建立一条从源节点到目标节点的通信路径，通常是通过一个交换设备来完成。
在电路交换方式下，通信的双方会占用一条独享的传输线路，在通信过程中始终保持连接状态，直到通信结束才会释放连接。
电路交换的主要优点是通信稳定、传输延迟低。
由于通信路径已经建立，数据传输过程中不需要考虑如何找到目标节点，因此数据传输的效率较高。
然而，电路交换方式的缺点是当通信链路中的某个节点故障时，整个通信链路会中断，通信效果受到影响。
二、分组交换分组交换是一种面向消息的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个较小的数据包，每个数据包都包含完整的源地址和目标地址信息。
在传输过程中，数据包可以通过不同的传输链路独立传输，并且不需要事先建立连接。
分组交换的主要优点是通信灵活、传输效率高。
由于数据包可以在传输过程中通过不同的传输链路进行传输，因此对传输链路的要求相对较低，通信效果相对更好。
同时，由于传输的数据包可以根据实际情况进行动态分配，因此传输效率较高。
然而，分组交换方式的缺点是数据包在传输过程中会有一定的延迟，且数据包可能会因为网络拥塞而丢失。
三、消息交换消息交换是一种面向内容的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个消息，并且每个消息都包含了相应的控制信息。
在传输过程中，消息通过网络传输并且根据控制信息被路由到目标节点。
消息交换的主要优点是通信灵活、控制能力强。
通过控制信息的传递，可以在传输过程中对消息进行优先级的控制、错误的检测和纠正等操作，以提高通信的质量和可靠性。
然而，消息交换方式的缺点是由于消息携带了较多的控制信息，因此在传输过程中会占用较大的带宽，使得传输效率相对较低。
计算机网络的分类
计算机网络的分类计算机网络是指通过通信设备互相连接起来的计算机系统，它们可以进行信息的分享、通信和合作。
根据不同的标准，计算机网络可以分为多个分类，如下所述。
一、按地理范围划分1. 局域网（Local Area Network，LAN）局域网是指在一个相对较小的地理范围内，如一个办公楼、一栋大楼或一个校园内的计算机网络。
局域网的特点是高速传输速率、低延迟和高安全性。
2. 广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是指在较大范围内连接各种地理位置点的计算机网络，例如连接不同城市或不同国家的网络。
广域网的传输速率相对较低，但能跨越较长的距离。
3. 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网是介于局域网和广域网之间的一种网络类型，它连接了一个城市中的各个局域网，并提供较高的传输速率和较大的覆盖范围。
4. 个人区域网（Personal Area Network，PAN）个人区域网是指用于个人设备之间的短距离通信的网络，例如蓝牙技术。
个人区域网通常用于连接个人电脑、智能手机、平板电脑等设备。
二、按拓扑结构划分1. 总线型拓扑总线型拓扑是一种线性结构的网络，所有设备通过一根共享的传输线连接起来。
当其中一个设备发送数据时，其他设备可以监听并选择性地接收数据。
2. 星型拓扑星型拓扑是指所有设备都连接到一个中央节点，中央节点起到调度和分发数据的作用。
当其中一个设备发送数据时，数据会经过中央节点发送给目标设备。
3. 环型拓扑环型拓扑是指所有设备通过一条环形路径连接起来，每个设备都连接到它前后的两个设备。
当其中一个设备发送数据时，数据会从环上的每个设备依次传递，直到到达目标设备。
4. 网状拓扑网状拓扑是指所有设备都通过多条物理路径连接起来，设备之间可以直接通信而不需要经过中央节点。
网状拓扑具有高度的冗余和容错性。
三、按网络使用范围划分1. 公网公网是指可以被公众访问的网络，例如互联网。
计算机网络原理填空题及答案
计算机网络原理填空题1.10BASE－T 标准规定的网络拓扑结构是星型，网络速率是 10Mbps，网络所采用的网络介质是双绞线，信号是基带。
2.常用的网络操作系统有 windowsNT、 Netware 和 Unix 。
3.国内最早的四大网络包括原邮电部的 ChinaNet 、原电子部的 ChinaGBN、教育部的CERnet ( 或中国教育科研网 ) 和中科院的 CSTnet。
4. 在 TCP/IP 中，负责将 IP 地址映像成所对应的物理地址的协议是ARP地址解析协议。
5.中采用的物理层协议标准是。
6.物理层主要描述传输介质接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
7.根据通信站在物理链路中的功能特点，高级数据链路控制规程把通信站分为主站、从站和组合站三类。
8.通信控制规程可分为两大类，即面向字符型和面向位型。
9.会话层的基本功能是向表示层提供建立和使用连接的方法。
10. TCP/IP是当今网络互连的核心协议，它的最主要目标是实现网络互连。
11.局域网通信选用的通信媒体通常是专用的同轴电缆、双绞线和光纤。
12. 目前的局域网操作系统按其功能可划分为对等模式、文件服务器模式和客户机/服务器模式。
13. 在 Windows NT Server 安装完毕后，自动内置两个用户帐号是：Administrator和 Guest。
14.将 Internet 技术应用于企业内部管理的网络技术是 Intranet( 内联网 ) 技术。
15．从介质访问控制方法的角度，局域网分为共享介质局域网和交换式LAN网。
16.DNS服务器（ DNS服务器有时也扮演 DNS客户端的角色）向另一台 DNS服务器查询IP 地址时，可以有 3 种查询方式：递归型、循环型和反向型。
17.计算机网络的主要功能为硬件资源共享、软件资源共享、用户间的信息交换。
18.Manchester 编码属于同步通信，计算机 COM口属于异步通信。
网络互联的基本概念
网络互联的基本概念网络互联，简称网联，是指通过通信设备和协议将多个计算机网络连接在一起的过程，使得这些网络之间可以进行数据传输和资源共享。
在现代信息化时代，网络互联已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
本文将从网络互联的概念、基本原理和应用领域等方面进行论述。
一、概念网络互联是指将多个计算机网络通过链路或网关进行连接，使之形成一个大的网络系统。
网络互联可以实现多个网络之间的数据传输、资源共享和应用扩展等功能。
这种连接方式可以是有线的，比如通过电缆、光纤等物理链路连接；也可以是无线的，比如通过无线局域网(WLAN)、蓝牙等无线技术进行连接。
二、基本原理网络互联的基本原理包括寻址、路由和传输协议等。
寻址是指网络中每个设备都需要有一个唯一的标识符，以便可以正确地将数据发送到目的地。
常见的网络寻址方式有IP地址和MAC地址等。
路由是指根据网络中设备之间的连接关系和路由表等信息，选择最佳路径将数据包传输到目的地。
传输协议是指在网络互联中规定设备之间进行数据传输的方式和规则，例如TCP/IP协议簇。
三、应用领域网络互联广泛应用于各个领域，为人们的生活和工作带来了极大的便利和效益。
以下列举几个典型的应用领域：1. 互联网：互联网是网络互联的典型应用，它将全球各个地区的计算机网络连接在一起，成为世界上最大的信息网络。
通过互联网，人们可以进行网上购物、在线娱乐、社交网络等活动。
2. 企业内部网络：许多企业内部都建立了局域网(LAN)或广域网(WAN)，将各个部门和分支机构的计算机网络连接在一起，实现内部信息系统的集中管理和资源共享。
3. 移动通信：移动通信网络通过基站和千兆光纤等无线设备实现了移动终端之间的互联互通。
人们可以通过手机、平板电脑等设备进行语音通话、短信传送、移动互联网访问等。
4. 智能家居：随着物联网技术的发展，家居设备可以通过网络互联，实现智能化的控制和管理。
例如，人们可以通过手机远程控制家中的灯光、空调、摄像头等设备。
什么是高性能计算,涉及哪些技术和知
什么是高性能计算，涉及哪些技术和知识高性能计算（HPC指通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境。
高性能集群上运行的应用程序一般使用并行算法，把一个大的普通问题根据一定的规则分为许多小的子问题，在集群内的不同节点上进行计算，而这些小问题的处理结果，经过处理可合并为原问题的最终结果。
由于这些小问题的计算一般是可以并行完成的，从而可以缩短问题的处理时间。
高性能集群在计算过程中，各节点是协同工作的，它们分别处理大问题的一部分，并在处理中根据需要进行数据交换，各节点的处理结果都是最终结果的一部分。
高性能集群的处理能力与集群的规模成正比，是集群内各节点处理能力之和，但这种集群一般没有高可用性。
高性能计算的分类方法很多。
这里从并行任务间的关系角度来对高性能计算分类。
一、高吞吐计算（High-throughput Computing）有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务彼此间没有什么关联。
因为这种类型应用的一个共同特征是在海量数据上搜索某些特定模式，所以把这类计算称为高吞吐计算，而且算力也比较大。
所谓的In ternet计算都属于这一类。
按照Fly nn的分类，高吞吐计算属于SIMDSinglelnstruction/Multiple Data，单指令流-多数据流）的范畴。
二、分布计算（Distributed Computing）另一类计算刚好和高吞吐计算相反，它们虽然可以给分成若干并行的子任务，但是子任务间联系很紧密，需要大量的数据交换。
按照Flynn的分类，分布式的高性能计算属于MIMD（Multiple Instruction/MultipleData ，多指令流-多数据流）的范畴。
有许多类型的HPC系统，其范围从标准计算机的大型集群，到高度专用的硬件。
大多数基于集群的HPC系统使用高性能网络互连，基本的网络拓扑和组织可以使用一个简单的总线拓扑。
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看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络
在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中，处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身。
在早期的大型计算系统中，处理器之间的通信一直被所采用的互联网络（通常是以太网）延时
大、带宽不足等因素所牵制；如今，Myrinet、QsNet、SCI以及刚刚兴起的Infiniband等多种专用高速互联网络的成功应用，使得这种状况发生很大改观的同时，也使得高性能计算系统内部互联网络的选择成了一门学问。
高性能计算系统的互联方式有很多种，最初的机群系统是基于LAN技术的，也就是以最普通的以太网（Ethernet）作为数据交换媒介。
其优势在于可以方便地增加计算节点到集群系统中，但是其缺点也很多，传输速度较慢，复杂的协议造成非常高的延时，并且限制了扩展性。
各种各样的专用高速互联网络应运而生，最为典型的有Myrinet、QsNet，以及最近几年兴起的Infiniband,它们为集群系统提供了构建高带宽、低延时数据交换环境的可行条件。
广为应用的Myrinet
Myrinet是目前机群系统中应用最为广泛的互联网络。
Myricom公司从1994年就开始销售第一代Myrinet产品，当时只是作为以太网络的第二选择来实现机群系统中的节点互联，除了100MB/s 的高带宽外，它的主要优势是小数据量延时，只有10m～15ms，这与当时Convex、IBM、SGI等公司在并行系统中使用的专有网络的高延迟形成鲜明对比。
此后随着软硬件的不断升级，Myrinet更是成为了机群制造商的第一选择，直到今天这种优势依然存在。
同Infiniband一样，Myrinet使用全双工链路，并且通过远程内存存取（Remote Direct Memory Access，RDMA）对其他主适配器卡（称为Lanai）的远程内存进行读/写操作，这些卡以与之连接的主机PCI-X总线为接口界面。
最新一代的Myrinet使用了光纤作为信号传输通道，这不仅在连接方面有了很大的灵活性，而且也给信号高速传输提供了足够空间。
但同时不可忽略的是，由于光纤电缆和连接器都很“娇气”，很容易在机群节点维护的过程中受损，可靠性方面值得关注。
目前Myrinet已经有8～128口交换机提供。
从Myricom自己提供的最新测试数据来看，使用业界惯用的MPI Ping-Pong测试方法，其带宽为230MB/s，MPI延时为10ms。
快速可靠的QsNet
QsNet是Quadrics公司的产品，该技术的起源可以追溯到早期一家德国公司Meiko，它专门研制称号为CS-1、CS-2的并行计算系统，在当时的CS-2系统中就包括了一种很好的对数网络，在Meiko公司倒闭的时候，这种网络作为单独的产品保留并被一家意大利公司Alenia接手，放置在一个独立的公司Quadrics中运营。
后来由于Digital/Compaq公司选择了QsNet作为其AlphaServer SC 系列高性能计算机的互联网络而一举成功。
不过事实也证明，QsNet是一种快速、可靠的网络系统。
从两年前开始，该技术也逐渐在机群系统中得到应用。
同Infiniband、Myrinet一样，QsNet网络由两个有效部分组成：ELAN卡（相当于Infiniband的主通道适配器或Myrinet的Lanai卡）和Elite交换机（相当于Infiniband 的交换机/路由器或Myrinet 交换机）。
其拓扑结构与大多数Infiniband交换结构很相似，使用的是一种四个一组的胖树型（fat tree）拓扑结构，ELAN卡是与主机系统的PCI-X端口连接。
目前可供机群系统使用的Elite交换机只有两种型号：16口和128口。
同Infiniband一样，QsNet具有RDMA功能，允许读写远程ELAN卡的存储区域，这当然也可以扩展到主机处理器自身的存储区域，因此，从理论上来说，可以把QsNet连接的系统看做一个虚拟共享内存系统。
不过，无论是在大型集成系统还是机群系统上，这都还没有完全实现。
从目前公开用MPI Ping-Pong测试的结果来看，QsNet的带宽约为340MB/s，MPI延时约为5ms。
根据最新消息，Quadrics最新的QsNetⅡ，带宽将超过1GB/s，延时也会小于3ms。
后劲十足的Infiniband
Infiniband是一种非常新的技术，技术规格在2001年6月才最后完成。
但从2002年开始，很多制造商开始提供基于Infiniband标准的产品。
Infiniband可以用于连接多种系统部件。
Infiniband架构由可编程交换机连接通道适配器（Channel Ad ap ters，CA）组成。
CA能够被安置在服务器中（称为主通道适配器，Host Channel Adapers，HCA），或者是转换到存储设备和以太网的I/O转换器中（称为目标通道适配器，Target Channel Adapter，TCA）。
基于Infiniband的远程内存存取（RDMA）功能，消息可以从一个HCA/TCA传递到另一个HCA/TCA，也就是说，允许从一个HCA/TCA读/写另一个HCA/TCA的内存。
另外，交换机可以用不同级别的网络来堆叠。
用于高性能计算机的Infiniband交换机提供了8～128个端口。
互联链路支持三种速度：1x （2.5Gb/s）、4x（10Gb/s）、12x（30Gb/s），这三种链路都是全双工的，可以同时双向传输数据。
该架构通过定义一个子网Subnet，可以高效地扩展到成百上千的节点。
按照惯用的Ping-Pong测试方法，基于Infiniband的机群系统带宽大约是850MB/s，对小数据量的MPI延时小于7ms。
日渐稀少的SCI
SCI（Scalable Coherent Interface）是一种很老的网络互联技术，早期是因为人们在设计基于总线的多处理器系统时遇到局限，一些系统提供商和大学便联合成立工作小组致力于设计消除这些局限的方案。
SCI在1992年10月就已经成为一种IE EE/ANSI标准。
SCI是基于环型结构（ring structure），一个显著特点是能够使处理器与其所连接的高速缓存保持一致，所以，同QsNet一样，用户可以用它实现虚拟共享内存，并已经实实在在地进入应用。
不过，由于从数据结构上来说，SCI所采用的环型结构相比较于胖树型结构具有更大的风险性，因此在目前的机群系统中，SCI应用很少，而且一般仅用做节点间的互联网络。
根据一些测试数据，基于SCI的机群系统用Ping-Pong测试法所得的带宽为320MB/s，对小数据的MPI延时为1～2ms。
需要指出的是，除了本文主要介绍的几种互联网络外，目前Gigabit Ethernet也仍然在一些对延时要求不是很苛刻的应用中采用，其最大理论带宽为125MB/s，交换延时为35m～45ms。
各取所需
如何评价某一种互联网络的好坏呢？通常的考虑因素有几个：延时、带宽、价格、功能支持。
所谓带宽，就是两个节点在进行数据通信时，每秒钟可以传送的最大数据量；数据延时则是指在高性能计算系统中，当某个节点需要向其他节点发送数据时，从其开始发送数据到目的节点开始接收数据所需要的时间。
一般来讲，互联系统的价格与延时成反比，而与带宽成正比。
为了节省费用，应该针对不同的应用配置不同的互联系统。
由于各种应用的需求不同，对于互联方式的延时和带宽的要求也不一样。
有些高性能计算的应用需要每个节点之间非常频繁地交换数据，但每次的数据量并不很大，在设计时就需要使用低延时的互联网络，而对带宽的要求则不高。
反之，有些应用节点之间的数据交换不是非常频繁，但每次交换的数据量非常大，则需要考虑使用高带宽的互联网络，对延时要求则不高。
综合几种互联网络来看，带宽最高的是Infiniband，延时最小的是SCI；而从价格来看，最昂贵的是SCI和QsNet，随后依次是Infiniband、Myrinet、Gigabit Ethernet。
从功能上来说，它们都支持MPI，除Gigabit Ethernet外都实现了高效率的通信协议；SCI和QsNet还提供了共享内存的支持，但是其远程通信延时仍然在ms数量级，对于细粒度的共享内存程序，仍然无法很好地支持（对比SGI Altrix系列的远程访问延时在200ns以下）；主要运行粗粒度并行程序的小规模集群系统用户，可以使用千兆以太网进行互联；大规模集群系统中，千兆以太网很可能成为系统瓶颈，宜选取专用高速网络互联。
从将来发展态势来看，Infiniband因其规模效益，可能成为将来的主流互联设备。