论文题目: 机群通信系统互连接入技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 杨晓君
导师: 郭黎利
关键词: 机群互连网络,网络接口卡,芯片组
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在超级计算机体系结构研究中,机群系统已成为一种主流结构,而基于对称多处理器(SMP)结点的机群系统以其良好的可扩展性、可用性、可靠性和较高的性能价格比占据着高性能计算机的主导地位。随着机群系统结点性能的不断提高,要求其互连网络的接入性能也必须相应提高,否则会成为制约整个系统性能的瓶颈。机群通信系统互连接入技术的研究是高性能计算机体系结构研究的重要课题。 本文首先全面分析了机群体系结构和机群互连网络的发展现状,并介绍了一些相关的研究。然后,从机群通信系统构成角度将结点的互连接入技术定义为一种层次化结构,并基于这种层次化结构首先提出了网络接口卡(NIC)的网络接口(NI)部件基于内存总线的设计方案。该方案不但能有效地提高NIC对NI的访存性能,而且更为重要的是它开创了内存总线的一种全新的应用模式,即将内存总线扩展为面向系统外部设备互连的局部总线,其显著作用是为计算机系统,无论是通用系统还是嵌入式系统,增加了一个高效的I/O总线。同时,本文还对内存总线的这种应用模式的实现进行研究,给出了内存目标接口(MTI)的详细设计,在功能和逻辑上实现了内存总线和局部总线间的桥接,为基于内存总线的应用设计提供了功能完备的接口部件。 随后,本文重点讨论了基于通用嵌入式系统的机群互连网络NIC设计。作为结点的互连网络接入设备,NIC的功能和性能对结点的互连网络接入性能有着至关重要的影响。鉴于嵌入式技术的发展,本文给出了基于IntelIOP310 I/O处理器的曙光4000A超级服务器DCNet机群互连网络NIC(简称DCNet-NIC)的设计与实现。采用MTI技术实现了DCNet-NIC基于内存总线的网络接口(MINI)设计,取得了基于通用嵌入式系统NIC体系结构研究的重要成果。本文还对DCNet-NIC进行了全面的测试与评价。测试结果说明DCNet-NIC不但实现了与Myrinet、SCI和QsNet等国外同类NIC相近的性能,而且证明基于通用嵌入式系统和MTI技术实现高性能NIC是有效可
论文目录:
第1章 绪论
1.1 机群系统
1.1.1 机群系统的定义与特征
1.1.2 机群系统的体系结构
1.2 机群互连网络
1.2.1 机群互连网络的结构
1.2.2 机群互连网络的关键技术
1.2.3 机群互连网络的研究现状
1.3 课题的来源及意义
1.4 论文的主要研究工作和内容组织
1.4.1 论文的主要研究工作及创新点
1.4.2 内容组织
第2章 机群通信系统互连接入的层次化结构
2.1 机群通信系统
2.1.1 机群通信系统的定义
2.1.2 机群通信系统的结构
2.1.3 机群通信系统的特点
2.2 机群通信系统互连接入的层次化结构
2.3 网络接口卡(NIC)技术
2.3.1 NIC的功能和结构特点
2.3.2 NIC的相关研究
2.4 机群结点技术
2.4.1 机群结点结构
2.4.2 结点芯片组
2.5 本章小结
第3章 内存目标接口(MTI)技术
3.1 MTI的技术背景
3.1.1 NIC的网络接口(NI)结构
3.1.2 NI的系统接入总线
3.1.3 内存目标接口(MTI)
3.2 计算机的主存系统
3.2.1 主存系统
3.2.2 内存总线的访存操作
3.2.3 内存总线的访存特性分析
3.3 MTI设计
3.3.1 MTI结构
3.3.2 FIRO设计
3.3.3 数据传输的可靠性
3.3.4 SPD配置信息
3.4 MTI的功能验证与性能分析
3.4.1 MTI用例
3.4.2 MTI的功能验证与性能分析
3.5 本章小结
第4章 基于嵌入式系统的NIC设计
4.1 DCNet-NIC的研究开发背景
4.1.1 曙光4000A超级服务器
4.1.2 曙光机群互连网络
4.1.3 DCNet-NIC技术指标
4.2 Intel IOP310 I/O处理器介绍
4.3 DCNet-NIC的体系结构设计
4.3.1 基于MTI技术的网络接口(MINI)设计
4.3.2 DCNet-NIC的体系结构
4.3.3 DCNet-NIC的数据传输
4.3.4 DCNet-NIC的体系结构评价
4.4 DCNet-NIC的高可用性
4.4.1 网络通信协议实现机制
4.4.2 数据可靠性纠错编码机制
4.4.3 系统自检机制
4.5 DCNet-NIC的测试与评价
4.5.1 测试说明
4.5.2 功能验证
4.5.3 卡级性能测试
4.5.4 用户级性能测试
4.5.5 性能评价
4.6 本章小结
第5章 机群结点芯片组外设接口技术
5.1 技术背景介绍
5.1.1 基于龙芯的SMP芯片组
5.1.2 主/PCI桥技术要求
5.2 基于龙芯的SMP芯片组体系结构
5.3 芯片组主/PCI桥设计
5.3.1 主/PCI桥的总体结构
5.3.2 主/PCI桥的WISHBONE总线
5.3.3 主/PCI桥的PCI总线
5.3.4 主/PCI桥的缓存设计
5.4 芯片组主/PCI桥验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
个人简历
附录 缩略词
发布时间: 2005-10-21
参考文献
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