[發明專利]一種面向高性能計算的通訊仲裁方法

有效

• 申請號: 201310254247.1
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103346908A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 黃樟欽;肖春華
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及高性能計算領域，具體涉及一種通訊仲裁方法。

背景技術

高性能計算HPC?(High?Performance?Computing)?是指利用具有超強計算能力的高性能計算機解算當今超大、超高、超復雜的計算任務。HPC已經成為科學技術發展繼“理論”和“試驗”之后的第三大重要科研手段，并在空間科學、過程工程、地球科學、生物信息、高能物理等國家科技、國防、產業及金融等重要領域發揮著越來越重要的作用。

高效能的通訊互聯是實現高性能計算的關鍵，設計高效的互聯網絡和通訊機制已經成為改善高性能計算機性能的一個重要問題。高性能計算一般面向大規模計算領域，通常由幾百個機柜，成千上萬個節點構成一個龐大的計算系統，而每個節點通常集成了多個、幾十個甚至上百個處理器核心。傳統的互聯方式已經滿足不了機柜和節點之間越來越苛刻的高性能計算要求。

隨著應用需求的不斷增加及技術發展的日新月異，越來越多的研究將新型互聯資源，如光互聯，毫米波射頻互聯等應用于高性能計算互聯網絡，滿足對網絡的性能（延時、吞吐量）以及功耗的日益苛刻的要求。但這些新興互聯方式在工藝及集成等方面仍然存在一定的挑戰，所能提供的帶寬資源有限。如何高效利用這些帶寬資源實現高效通信互聯，是能夠實現高性能計算的關鍵。

目前國內外很多學者針對片上高速無線互聯、片間光互聯等提出了一些拓撲結構及實現方式等，但尚無一種有效的通訊仲裁方法，能夠結合這些新興互聯的共同特性，將有限的帶寬資源分配實時高效地分配到最需要的通訊對之間，實現高性能通訊互聯。

發明內容：

有鑒于此，本發明的主要目的是，針對高性能計算的“局部性”特點及“高性能低功耗”的通信要求，提供一種面向高性能計算的通訊仲裁方法，該通訊仲裁方法能實現通訊資源的實時合理分配，同時滿足均勻通信和非均勻通訊需求，高效能利用這些新興的通訊資源（帶寬）實現高性能通信；滿足HPC市場的“4P”要求（性能performance、效能productivity、功耗power和價格price）。

為了達到上述目的，本發明提供一種面向高性能計算的通訊仲裁方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）通訊資源邏輯劃分；

（2）節點加載并擴充仲裁信息流；

（3）解析所述仲裁信息流；

（4）根據所述（3）中解析結果進行響應和服務。

其中，所述通訊資源是指實現信息傳送的信道或信息傳送帶寬資源；所述根據所述（3）中解析結果進行響應和服務，是指仲裁獲勝節點在執行周期內對所獲得的通訊資源享有獨占通訊權利，利用所獲得的通訊資源進行消息傳送。

所述仲裁方法，其特征還在于，所述步驟（1）中，所述通訊資源邏輯劃分是指，將所述通訊資源在邏輯上劃分為仲裁通訊資源和數據通訊資源，其中仲裁通訊資源用于傳送或攜帶所述仲裁信息流，數據通訊資源用于數據信息的傳送。

所述仲裁方法，其特征還在于，所述步驟（2）中，節點加載仲裁信息流和擴充仲裁信息流為兩個相對獨立的行為，且允許這兩個所述行為并行執行或非并行執行；所述擴充仲裁信息流是指所述節點添加對通訊資源的請求信息，如權利要求1和3所述仲裁方法，其特征在于，所述擴充仲裁信息流是指所述節點添加對所述通訊資源的請求信息，所述請求信息通過比特標志位來記錄，并至少包括1個比特信息位。

所述仲裁方法，其特征還在于，所述節點添加對所述通訊資源的請求信息時，還可增加信息流控制信息，通過增加比特標志位來記錄。

所述仲裁方法，其特征還在于，一次仲裁結束后，可通過改變節點擴充仲裁信息流的先后次序，改變仲裁優先級。

本發明的優點

本發明提供的一種面向高性能計算的通訊仲裁方法，能夠同時滿足均勻通信（Uniform?pattern）和非均勻(Non-uniform?pattern)?通信的需求，實現通訊資源的實時合理分配，高效能利用通訊資源（帶寬）實現高性能通信；所提出的仲裁方法適用性強，能夠應用于光通信、毫米波射頻通信等新興的高速無線互聯方式，大幅提高通信資源（帶寬）的利用率，發揮高效能。減少通訊路由開銷，提高通信速度，能夠在滿足系統性能要求的同時降低系統開銷，滿足HPC市場的“4P”要求（性能performance、效能productivity、功耗power和價格price）。

附圖說明：

圖1根據本發明實施例的仲裁方法流程圖；

圖2為基于RF-I的通信信道示意圖；