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【计算机系统结构】基本互连函数详细图解
阅读量:3961 次
发布时间:2019-05-24

本文共 2434 字,大约阅读时间需要 8 分钟。

互连函数

1.恒等函数

恒等函数:是相同输入端和输出端进行连接。例如0连0,1连1。

我们可以把函数左边看为输入端,右边看为输出端,恒等函数的输入输出没有改变。
I ( x n − 1 x n − 2 . . . x 1 x 0 ) = x n − 1 x n − 2 . . . x 1 x 0 I(x_{n-1}x_{n-2}...x_1x_0)=x_{n-1}x_{n-2}...x_1x_0 I(xn1xn2...x1x0)=xn1xn2...x1x0

我们假设结点N=8,所以只需要用n=3就能表示。

I ( x 2 x 1 x 0 ) = x 2 x 1 x 0 I(x_2x_1x_0)=x_2x_1x_0 I(x2x1x0)=x2x1x0
关于为什么可以用n=3表示8个结点?
我们可以把n=3看成3位,用二进制来求出结点。
例如:000(结点0)、001(结点1)…111(结点7) 依次类推正好可以表示8个结点。
我们可以从恒等函数可以看出输出端x2x1x0的位置没有改变,所以连接方式如下:
在这里插入图片描述

2.交换函数

交换函数:二进制地址编码中第k位输入端和输出端进行互反连接。

E ( x n − 1 x n − 2 . . . x k + 1 x k x k − 1 . . . x 1 x 0 ) = x n − 1 x n − 2 . . . x k + 1 x k ( k 处 取 反 ) x k − 1 . . . x 1 x 0 E(x_{n-1}x_{n-2}...x_{k+1}x_kx_{k-1}...x_1x_0)=x_{n-1}x_{n-2}...x_{k+1}x_k(k处取反)x_{k-1}...x_1x_0 E(xn1xn2...xk+1xkxk1...x1x0)=xn1xn2...xk+1xk(k)xk1...x1x0

我们假设结点N=8时,只需要n=3就能表示,所以二进制地址编码有3位

当k=0位取反时,也称为Cube0。

例:输入端位000,则输出端位001,则把第0个结点和第1个结点进行连接。其他依次类推。

当k=1位取反时,也称为Cube1。

例:例:输入端位000,则输出端位010,则把第0个结点和第2个结点进行连接。其他依次类推。

当k=2位取反时,也称为Cube2。

例:例:输入端位000,则输出端位100,则把第0个结点和第4个结点进行连接。其他依次类推。

所以图像可得:

在这里插入图片描述

3.均匀洗牌函数

均匀洗牌函数:把输入端的二进制编号循环左移一位,得到输出端,然后连接输入端与输出端。

σ ( x n − 1 x n − 2 . . . x 1 x 0 ) = x n − 2 . . . x 1 x 0 x n − 1 \sigma(x_{n-1}x_{n-2}...x_1x_0)=x_{n-2}...x_1x_0x_{n-1} σ(xn1xn2...x1x0)=xn2...x1x0xn1

我们假设结点N=8时,只需要n=3就能表示,所以二进制地址编码有3位

σ ( x 2 x 1 x 0 ) = x 1 x 0 x 2 \sigma(x_2x_1x_0)=x_1x_0x_2 σ(x2x1x0)=x1x0x2
例如:输入端是001时,则将它进行循环左移一位,得到010,其他依次类推。

所以图像可得:

在这里插入图片描述

4.蝶式函数

蝶式函数:把输入端的二进制编号的最高位与最低位互换,得输出端然后进行连接。

β ( x n − 1 x n − 2 . . . x 1 x 0 ) = x 0 . . . x 1 x n − 1 \beta(x_{n-1}x_{n-2}...x_1x_0)=x_0...x_1x_{n-1} β(xn1xn2...x1x0)=x0...x1xn1
我们假设结点N=8时,只需要n=3就能表示,所以二进制地址编码有3位
β ( x 2 x 1 x 0 ) = x 0 x 1 x 2 \beta(x_2x_1x_0)=x_0x_1x_2 β(x2x1x0)=x0x1x2
例如:输入端是001时,则把最高位与最低位进行互换,得到了100,其他依次类推。

然后你看得了上面的图,这个图应该也会画,图省(毕竟画图有点累)。

5.反位序函数

反位序函数:将输入端的二进制编号的各位次序颠倒过来,得到输出端,然后连接。

ρ ( x n − 1 x n − 2 . . . x 1 x 0 ) = x 0 x 1 . . . x n − 1 \rho(x_{n-1}x_{n-2}...x_1x_0)=x_0x_1...x_{n-1} ρ(xn1xn2...x1x0)=x0x1...xn1

我们假设结点N=8时,只需要n=3就能表示,所以二进制地址编码有3位

ρ ( x 2 x 1 x 0 ) = x 0 x 1 x 2 \rho(x_2x_1x_0)=x_0x_1x_2 ρ(x2x1x0)=x0x1x2
例如:输入端是001时,则把次序颠倒,得到了100,其他依次类推。

6.PM2I函数

PM2I函数:将输入端用下列函数来错开一定的位置(取模N)得到输出端,进行连接。

P M 2 + i ( x ) = ( x + 2 i ) m o d N PM2_{+i}(x)=(x+2^i) mod N PM2+i(x)=(x+2i)modN
P M 2 − i ( x ) = ( x − 2 i ) m o d N PM2_{-i}(x)=(x-2^i) mod N PM2i(x)=(x2i)modN

当N=8时,可以得到如下6个PM2I函数(+0、-0、+1、-1、+2、-2)

例:把+1函数进行举例
0开始,进行0加上2的一次方,得到2,然后依次+2;当等于6时,6+2=8然后对它进行取模8,得到0;从1开始进行相同的操作。
在这里插入图片描述

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