由開(kāi)關(guān)元件按一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)處理機(jī)或多個(gè)功能部件間的相互連接。在并行處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)等由多個(gè)處理機(jī)或多個(gè)功能部件組成的各種系統(tǒng)中，都會(huì)遇到機(jī)間互連問(wèn)題?；ミB必須遵循一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)開(kāi)關(guān)元件來(lái)完成，以一定的控制方式實(shí)現(xiàn)機(jī)間通信。因此，互連網(wǎng)絡(luò)是這些系統(tǒng)的重要組成部分，它對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)有決定性的影響。互連網(wǎng)絡(luò)具有三大要素，即結(jié)點(diǎn)間互連拓?fù)?包含連接通路)、開(kāi)關(guān)元件和控制方式。在不同的系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)元件所處的物理位置可能是不同的。在采用集中式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，互連網(wǎng)絡(luò)可以是一個(gè)獨(dú)立的部件，由一組開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，位于被連接的處理機(jī)或功能部件結(jié)點(diǎn)之間，在一定的控制方式作用下，按照互連拓?fù)涞囊蠼⒔Y(jié)點(diǎn)間的各條連接通路，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)的相互通信。但是，在許多采用分布式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng))中，開(kāi)關(guān)元件可能分散地隱含在各個(gè)結(jié)點(diǎn)內(nèi)部，從外面只能看到由結(jié)點(diǎn)間連接通路所代表的互連拓?fù)洌蚨ミB網(wǎng)絡(luò)并不是以一個(gè)獨(dú)立部件的形式出現(xiàn)的，這是一種對(duì)互連網(wǎng)絡(luò)的廣義理解，是隨著分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益流行而確立起來(lái)的。按照這種廣義理解，公共總線是互連網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特例。

通過(guò)縱橫交換結(jié)構(gòu)(crossbar switch fabric)進(jìn)行交換的交換機(jī)構(gòu)常稱為互連網(wǎng)絡(luò)(interconnection network)?；ミB網(wǎng)絡(luò)有2N條總線，可以是N個(gè)輸入端口和N個(gè)輸出端口相連接，這取決于相應(yīng)的交叉結(jié)點(diǎn)是使水平總線和垂直總線接通還是斷開(kāi)。

互連網(wǎng)絡(luò)的直接作用是建立機(jī)間連接通路?；ミB網(wǎng)絡(luò)有兩種形式。一種是非共享連接通路，即結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)直接相連，非直接相連的結(jié)點(diǎn)之間的通信經(jīng)過(guò)中間結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送。這是多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)的連接情況。另一種是共享連接通路，即多個(gè)結(jié)點(diǎn)相互間經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)元件相連，以建立可變的連接通路，同一路徑段通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的選擇在不同時(shí)刻可為不同的結(jié)點(diǎn)對(duì)服務(wù)，達(dá)到共享的目的。這是總線型局部區(qū)域網(wǎng)和集中式多處理機(jī)的連接情況。互連網(wǎng)絡(luò)的功能是完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送和變換。在單指令流多數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，互連網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)處理單元與多個(gè)存儲(chǔ)單元之間的數(shù)據(jù)變換，又稱為數(shù)據(jù)變換網(wǎng)絡(luò)，其概念化功能模型如圖1。在多指令流多數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，互連網(wǎng)絡(luò)既可實(shí)現(xiàn)處理機(jī)與共享存儲(chǔ)器模塊間的連接，稱為集中式結(jié)構(gòu)(圖2a)，也可實(shí)現(xiàn)帶本地存儲(chǔ)器的處理機(jī)結(jié)點(diǎn)相互之間的連接，稱為分布式結(jié)構(gòu)(圖2b)，還可二者結(jié)合，既有共享存儲(chǔ)器，也有本地存儲(chǔ)器。

互連網(wǎng)絡(luò)分為靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)兩類。靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)開(kāi)關(guān)元件固定地與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相連，以建立該結(jié)點(diǎn)與鄰近結(jié)點(diǎn)之間的被動(dòng)連接通路。它一般用于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)之間的總點(diǎn)連接。動(dòng)態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)只與互連網(wǎng)絡(luò)邊界上的開(kāi)關(guān)元件連接，在所有開(kāi)關(guān)元件共同參與下，建立結(jié)點(diǎn)間主動(dòng)可控的通信路徑。它一般用于多處理機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并行進(jìn)程間的相互通信。

這類網(wǎng)絡(luò)如用結(jié)點(diǎn)和邊組成的圖來(lái)表示，則須滿足下列要求：①網(wǎng)絡(luò)每個(gè)結(jié)點(diǎn)的相連邊數(shù)(稱為度)要小，且在各結(jié)點(diǎn)處最好都相等，而與網(wǎng)絡(luò)的大小無(wú)關(guān);②在任意二結(jié)點(diǎn)間循最短路徑通信所經(jīng)過(guò)邊數(shù)的最大值(稱為直徑)要小，且隨結(jié)點(diǎn)數(shù)目增多而緩慢增大;③對(duì)稱性要好，以達(dá)到信息流量分布均勻;④通過(guò)對(duì)各結(jié)點(diǎn)的合理編址，能實(shí)現(xiàn)高效路徑算法;⑤有較高的路徑冗余度，以滿足堅(jiān)固性要求;⑥增量擴(kuò)展性要好，即每次只擴(kuò)展一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)結(jié)點(diǎn)，仍能保持原有互連拓?fù)涮匦?。靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)有多種形式，但基本圖形為環(huán)形、主方體形、樹(shù)形(含星形)、網(wǎng)格形和總線型等幾種(圖3)。其他各種復(fù)雜的靜態(tài)互連拓?fù)淇捎孟铝蟹椒óa(chǎn)生：①直接對(duì)基本圖形進(jìn)行改進(jìn)，例如合理地增加圖中邊的數(shù)目，成帶弦形等(圖4a)。②不同基本圖形相結(jié)合，形成例如立方體連接環(huán)(圖4b)和多樹(shù)結(jié)構(gòu)(圖4c)。③基本圖形多次遞歸，產(chǎn)生新的復(fù)雜圖形。④用地址映像函數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，即先?duì)結(jié)點(diǎn)號(hào)進(jìn)行編碼，然后規(guī)定邊的末端結(jié)點(diǎn)號(hào)為始端結(jié)點(diǎn)號(hào)的某一(組)映像函數(shù)。⑤用啟發(fā)式方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行尋優(yōu)?；ミB網(wǎng)絡(luò)。