[發明專利]基于MPU架構的超高擴展超級計算系統

有效

• 申請號: 200710044230.8
• 申請日: 2007-07-26
• 公開（公告）號: CN101354694A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 鄧越凡;亞歷山大·科羅布卡;張鵬
• 申請（專利權）人: 上海紅神信息技術有限公司
• 主分類號: G06F15/173
• 分類號: G06F15/173;G06F1/16;G06F1/20;H04L12/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧琪

1.一種基于MPU架構的超高擴展計算系統，包括：

a)由多個網絡互連的多個處理節點和軸突節點，其中，每個處理節點包括一個或多個處理元件；每個軸突節點與所述處理節點的一個子集互連，負責為該軸突節點的附屬處理節點提供與外聯網絡系統間的互連、或加速全局中遠程通信與聚合操作、或上述操作的組合；

b)所述的多個網絡包括四個獨立的網絡子系統：一個MPU架構點對點網絡，一個外聯擴展網絡，一個外部管理網絡和一個外部存儲網絡；

c)所述的MPU架構點對點網絡包括一個K維互連網絡系統，互連所有的處理節點；其中，每個所述的處理節點位于一個由其相鄰節點組成的K維立方體中，同時與其相鄰節點進行高速互連；以及

d)所述處理節點的一個子集共享一個軸突節點，該軸突節點為其附屬處理節點提供外聯網絡系統連接；所述的軸突節點與該子集中的所有或者部分處理節點直接互連；

e)所述的外聯網絡系統包括一個由軸突節點互連而成的外聯擴展網絡子系統，負責中長程通信與全局通信操作；所述的軸突節點采取多維MPU架構或者多維網格拓撲架構進行互連；

f)所述的外聯網絡系統包括一個由軸突節點提供接口的外部存儲網絡，負責處理節點通過其上游軸突節點對外部文件系統進行訪問；所述軸突節點全部或部分通過外部高速交換機與外部文件系統互連；以及

g)所述的外聯網絡系統包括一個由軸突節點提供接口的外部管理系統，負責全系統的遠程監控操作；每個處理節點通過以太網連接到其軸突節點，所述軸突節點通過外部以太網交換機提供遠程系統監控與任務分配操作。

2.如權利要求1所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的MPU架構對兩個相同規模的K維網格拓撲進行嵌套。

3.如權利要求2所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，每個邊界處理節點均位于一個由其相鄰節點和拓撲循環映射節點組成的一個虛擬多維立方體體心，同時與上述相鄰節點進行高速互連。

4.如權利要求1所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，每個軸突節點包含一個提供高速連接的路由單元，負責該軸突節點與相鄰軸突節點間的消息通信。

5.如權利要求4所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的軸突節點所包含的路由單元包括多個數據鏈路與其附屬處理節點互連。

6.如權利要求5所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的數據鏈路采用Aurora鏈路層點對點串行傳輸連接，負責在處理節點與軸突節點間路由芯片間高速傳輸數據。

7.如權利要求4所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的軸突節點所包含的路由單元包括外聯接口，負責與其他軸突節點和外部文件系統互連。

8.如權利要求7所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的外聯接口中負責與其他軸突節點間互連部分，采用Aurora鏈路層點對點串行傳輸協議。

9.如權利要求7所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的外聯接口中負責與外部文件系統互連部分，采用Infiniband接口，完成軸突節點與外聯Infiniband級聯交換機信息交換。

10.如權利要求4所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的軸突節點所包含的路由單元包括一個虛輸出隊列VOQ架構的交換結構，所述的虛輸出隊列在接收端存在多個緩沖隊列負責緩存數據包，每個接收端通過交換結構，根據路由決策將數據發送到指定的發送端；每個緩沖隊列緩沖一個或多個最大長度的數據包。

11.如權利要求4所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的軸突節點所包含的路由單元包括一個基于FPGA實現的進程間通信網絡FIN協議適配層，負責根據FIN交換協議在路由網絡與本地CPU系統間加解數據包，同時校驗數據包的完整性。

12.如權利要求4所述的基于MPU架構的超高擴展計算系統，其特征在于，所述的軸突節點所包含的路由單元包括一個負責FPGA芯片與本地CPU系統間數據傳輸的協議適配層；所述協議適配層采用系統支持的串行RapdiIO，或PCI-Express，或HyperTransport協議，以更靈活有效地支持不同處理器的多種高級外連接口形式。