اقرأ في هذا المقال
- ما هي شبكات الربط البيني
- فوائد شبكة الربط البيني
- الطوبولوجيا المستخدمة في شبكات الربط البيني
- الهيكل التنظيمي في شبكات الربط البيني
- أجزاء الشبكات غير المباشرة في شبكات الربط البيني
من الناحية الحسابية توفر شبكات الترابط اتصالات بين المكونات المختلفة لآلية الترابط، بحيث تحتوي الشبكة على عناصر أو عقد معالجة (PEs)، موجودة في أحد طرفي الشبكة وعناصر أو عقد ذاكرة (MEs) في الطرف الآخر، كما يتم توصيل (PEs) و(MEs) عن طريق تبديل العناصر (SEs) والتي تكون اختيارية.
ما هي شبكات الربط البيني
شبكات الاتصال البيني: والتي تسمى أيضاً شبكات الاتصال البيني متعددة المراحل (MINs)، هي شبكات كمبيوتر عالية السرعة وإنّها اتصالات بين العقد، حيث يمكن أن تكون كل عقدة معالجاً واحداً أو مجموعة من المعالجات أو وحدات الذاكرة، وتحمل هذه الاتصالات أو تنقل البيانات من معالج إلى آخر أو من المعالج إلى الذاكرة بحيث يتم تقسيم المهمة وحسابها بالتوازي، لذلك يمكن أن يكون لديك شبكة واحدة متصلة بمجموعة من المعالجات أو أجهزة الكمبيوتر في أحد طرفيها وتجمع ذاكرة في الطرف الآخر.
ملاحظة:يُعرف النمط الذي ترتبط فيه العقد ببعضها البعض باسم الطوبولوجيا، والنوعان الرئيسيان من الطوبولوجيا هما ثابت وديناميكي.
ملاحظة:“MIN” هي اختصار لـ “Multistage Interconnection Network” و”” هي اختصار لـ “processing Equipment”.
ملاحظة:“ME” هي اختصار لـ “memory Equipment” و”SE” هي اختصار لـ “switch Equipment”.
فوائد شبكة الربط البيني
تم استخدام الشبكات لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي في مجال الاتصالات السلكيةواللاسلكية لتوصيل المكالمات الهاتفية من خلال لوحات التبديل، والتي تقوم بالتبديل بين التوصيلات الكهربائية أو المفاتيح لإجراء التوصيلات، حيث في عالم الحوسبة توفر الشبكات طريقة للاتصال السريع بين معالجات متعددة للكمبيوتر وبين أجهزة كمبيوتر متعددة متصلة بشبكة.
تكمن الفكرة وراء شبكات الترابط في أنّه عندما يتعذر التعامل مع مهمة حوسبة تتضمن كميات كبيرة من البيانات بشكل كافٍ بواسطة معالج واحد، كما يتم تقسيم المهمة إلى مهام متوازية يتم تنفيذها في نفس الوقت وبالتالي يتم تقليل وقت المعالجة بشكل كبير، حيث تُعتبر شبكات التوصيل البيني الفعالة ضرورية لنقل البيانات عالية السرعة بين العناصر المختلفة في المعالجة المتوازية.
هناك مطلبان مفروضان في شبكات التوصيل البيني المحدودة للحصول على اتصال بيني، وهما وجود نمط بين العقد المتصلة وآلية أو إجراء لتوجيه الرسائل بين العقد، بحيث تتوفر العديد من شبكات الاتصال المحدودة مثل المصفوفة الخطية والشبكات الحلقية والمصفوفات ثنائية الأبعاد وشبكات الأشجار والشبكات المكعبة.
الطوبولوجيا المستخدمة في شبكات الربط البيني
طوبولوجيا شبكة الترابط: هي تخطيط وتصميم التوصيلات والمحولات التي تشكل الترابط، وهناك طريقتان يتم من خلالهما توصيل شبكات الترابط وهي ثابتة أو ديناميكية.
في الشبكة الثابتة لا يوجد مفتاح تبديل والاتصال بين المعالج وعُقد الذاكرة يكون ثابتاً أو سلكيًا ولا يمكن تغييره أو إعادة تكوينه بسهولة، والاتصال لا يحتوي على عناصر تبديل والاتصال بين المعالجات أو بين الذاكرة والمعالج ثابت، كما يُطلق على هذا أيضاً الاتصال المباشر لأنّ المعالج ووحدات الذاكرة متصلين مباشرة دون أي عناصر توصيل أخرى بينهما.
بعض الأمثلة على الهياكل التي يمكن أن تمتلكها شبكة ثابتة هي خطوط الأنابيب أو المصفوفة أو الحلقة أو شجرة الحلقة أو النجمة أو المكعب المفرط، وتنقل شبكة الترابط في آلة متوازية المعلومات من أي عقدة مصدر إلى أي عقدة وجهة مرغوبة، كما يجب إكمال هذه المهمة بأقل زمن انتقال ممكن ويجب أن يسمح لعدد كبير من عمليات النقل هذه أن تتم بشكل متزامن، وعلاوةً على ذلك يجب أن يكون غير مكلف مقارنة بتكلفة بقية الماكينة.
تتكون الشبكة من روابط ومفاتيح ممّا يساعد على إرسال المعلومات من العقدة المصدر إلى العقدة الوجهة، بحيث يتم تحديد الشبكة من خلال الهيكل وخوارزمية التوجيه واستراتيجية التبديل وآلية التحكم في التدفق.
الهيكل التنظيمي في شبكات الربط البيني
أولاً: الارتباطات
الارتباط: هو كابل مكون من واحد أو أكثر من الألياف الضوئية أو الأسلاك الكهربائية مع موصل في كل طرف متصل بمفتاح أو بمنفذ واجهة الشبكة، ومن خلال هذا يتم إرسال إشارة تناظرية من طرف ويتم استقبالها من الطرف الآخر للحصول على دفق المعلومات الرقمية الأصلي.
ثانياً: المحولات
يتكون المحول من مجموعة من منافذ الإدخال والإخراج و”شريط عرضي” داخلي يربط كل المدخلات بكل المخرجات والتخزين المؤقت الداخلي، ومنطق التحكم للتأثير على اتصال المدخلات والمخرجات في كل نقطة زمنية، بحيث يساوي عدد منافذ الإدخال عدد منافذ الإخراج.
ثالثاً: واجهات الشبكة
- تتصرف واجهة الشبكة بشكل مختلف تماماً عن عقد التبديل ويمكن توصيلها عبر روابط خاصة.
- تعمل واجهة الشبكة على تنسيق الحزم وإنشاء معلومات التوجيه والتحكم.
- قد يحتوي على تخزين مؤقت للإدخال والإخراج مقارنةً بالمفتاح.
- قد يقوم بفحص شامل للأخطاء والتحكم في التدفق.
- وبالتالي تتأثر تكلفتها بتعقيد معالجتها وسعة التخزين وعدد المخازن.
رابعاً: شبكة ربط الاتصال البيني
- تتكون شبكات الترابط من عناصر التحويل.
- الهيكل هو نمط لتوصيل المفاتيح الفردية بعناصر أخرى، مثل المعالجات والذكريات والمفاتيح الأخرى.
- تسمح الشبكة بتبادل البيانات بين المعالجات في النظام المتوازي.
حامساً: شبكات الاتصال المباشر
- تحتوي الشبكات المباشرة على اتصالات من نقطة إلى نقطة بين العقد المجاورة.
- هذه الشبكات ثابتة، ممّا يعني أنّ الاتصالات من نقطة إلى نقطة ثابتة.
- بعض الأمثلة على الشبكات المباشرة هي الحلقات والشبكات والمكعبات.
سادساً: شبكات الاتصال غير المباشر
- الشبكات غير المباشرة ليس لها جيران ثابتون.
- يمكن تغيير طوبولوجيا الاتصال ديناميكيًا بناءً على متطلبات التطبيق.
- يمكن تقسيم الشبكات غير المباشرة إلى ثلاثة أجزاء وهي شبكات الناقلات والشبكات متعددة المراحل ومفاتيح العارضة.
أجزاء الشبكات غير المباشرة في شبكات الربط البيني
1- شبكات الناقلات
- تتكون شبكة الناقلات من عدد من خطوط البت التي يتم إرفاق عدد من الموارد بها.
- عندما تستخدم الحافلات نفس الخطوط المادية للبيانات والعناوين، فإنّ البيانات وخطوط العنوان تكون متعددة الإرسال عبر الزمن.
- عندما يكون هناك عدة ناقلات رئيسية متصلة بالحافلة يلزم وجود حكم.
2- الشبكات متعددة المراحل
- تتكون الشبكة متعددة المراحل من عدة مراحل من المحولات، وهي تتألف من محولات “axb” المتصلة باستخدام نمط اتصال بين مراحل معين (ISC).
- تعد عناصر التبديل الصغيرة (2×2) خياراً شائعًا للعديد من الشبكات متعددة المراحل.
- يحدد عدد المراحل تأخير الشبكة.
- من خلال اختيار أنماط اتصال مختلفة بين المراحل، يمكن إنشاء أنواع مختلفة من الشبكات متعددة المراحل.
3- مفاتيح العارضة
- يحتوي مفتاح العارضة على مصفوفة من عناصر التبديل البسيطة التي يمكن تشغيلها وإيقاف تشغيلها لإنشاء اتصال أو قطعه.
- عند تشغيل عنصر التبديل في المصفوفة يمكن إجراء اتصال بين المعالج والذاكرة.
- لا يتم حظر محولات الشريط العرضي، أي أنّه يمكن إجراء جميع تباديل الاتصالات دون حظر.
