一種多處理器計(jì)算機(jī)及其數(shù)據(jù)收發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多處理器計(jì)算機(jī)及其數(shù)據(jù)收發(fā)方法，包括：若干主體為處理器的計(jì)算節(jié)點(diǎn)；各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，并按直連網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)交互數(shù)據(jù)。本發(fā)明由于各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，而非采用各種交換網(wǎng)絡(luò)，也不必選擇交叉開關(guān)，直接互連避免了總線沖突，最大程度的提高了總線帶寬；因此也克服了因交叉開關(guān)導(dǎo)致的總線受速率限制的不足，充分利用直連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢提高了計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸速度。
【專利說明】一種多處理器計(jì)算機(jī)及其數(shù)據(jù)收發(fā)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多處理器計(jì)算機(jī)及其數(shù)據(jù)收發(fā)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]對于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，大多采用各種交換網(wǎng)絡(luò)作為其核心部件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將分組從輸入端口調(diào)度到輸出端口，選擇交叉開關(guān)，但是，現(xiàn)有技術(shù)的不足在于:由于總線受速率的限制，且交叉開關(guān)的可擴(kuò)展性差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸較慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對上述問題，提出了一種多處理器計(jì)算機(jī)及其數(shù)據(jù)收發(fā)方法，用以提高計(jì)算機(jī)中各計(jì)算節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸速度。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種多處理器計(jì)算機(jī)，包括:
[0005]若干主體為處理器的計(jì)算節(jié)點(diǎn)；
[0006]各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，并按直連網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)交互數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，包括如下步驟:
[0008]每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定待發(fā)送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；
[0009]在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，在所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上增加包頭后發(fā)送，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式；
[0010]在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，發(fā)送所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收處理方法，包括如下步驟:
[0012]每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；
[0013]在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，根據(jù)所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上的包頭進(jìn)行處理，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式；
[0014]在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，按以太網(wǎng)協(xié)議處理所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
[0015]本發(fā)明有益效果如下:
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，首先提供了一種多處理器計(jì)算機(jī)，包括主體為處理器的若干計(jì)算節(jié)點(diǎn)，由于各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，而非采用各種交換網(wǎng)絡(luò)，也不必選擇交叉開關(guān)，直接互連避免了總線沖突，最大程度的提高了總線帶寬；因此也克服了因交叉開關(guān)導(dǎo)致的總線受速率限制的不足，充分利用直連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢提高了計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸速度。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，還提供了數(shù)據(jù)發(fā)送方法與數(shù)據(jù)接收處理方法，在數(shù)據(jù)收發(fā)處理中，都會確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地或目的地是否在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，則利用自定義的、增加的包頭來進(jìn)行處理指示；而不在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，則按照以太網(wǎng)協(xié)議處理，使得數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能夠快速的達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)、更快的進(jìn)行傳輸，且不影響與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中:
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中多處理器計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法實(shí)施流程示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收處理方法實(shí)施流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是所有實(shí)施例的窮舉。
[0023]在并行高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，由于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)多采用各種交換網(wǎng)絡(luò)作為其核心部件，交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將分組從輸入端口調(diào)度到輸出端口，首選交叉開關(guān)，但是總線受速率的限制，且交叉開關(guān)的可擴(kuò)展性不好，因此，選擇采用直連網(wǎng)絡(luò)。提出了面向多處理器間的互連設(shè)計(jì)，并基于自定義的協(xié)議，采用高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
[0024]圖1為多處理器計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，計(jì)算機(jī)中包括若干主體為處理器的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，圖中標(biāo)號為00至33的節(jié)點(diǎn)；且各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，并按直連網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)交互數(shù)據(jù)。
[0025]實(shí)施中，直連網(wǎng)絡(luò)可以為TorUS(目前翻譯尚未統(tǒng)一，部分文獻(xiàn)中翻譯為“環(huán)網(wǎng)”、“環(huán)狀網(wǎng)”)網(wǎng)絡(luò)。
[0026]直連網(wǎng)絡(luò)的意思是計(jì)算節(jié)點(diǎn)間是直接連接的。比如torus的網(wǎng)絡(luò)圖。
[0027]在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，還提供了數(shù)據(jù)發(fā)送方法與數(shù)據(jù)接收處理方法，該方案中采用了自定義協(xié)議，這是為了根據(jù)互連的結(jié)構(gòu)，快速的達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)。下面進(jìn)行說明。
[0028]圖2為多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法實(shí)施流程示意圖，如圖所示，可以包括如下步驟:
[0029]步驟201、每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定待發(fā)送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；
[0030]步驟202、判斷目的地是否在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，是則轉(zhuǎn)入步驟203，否則轉(zhuǎn)入步驟204 ；
[0031]步驟203、在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，在所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上增加包頭后發(fā)送，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式；
[0032]步驟204、在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，發(fā)送所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
[0033]實(shí)施中，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中可以包括:根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地，和/或，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的發(fā)出地。
[0034]實(shí)施中，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中可以包括:CRC(CyClicRedundancy Check,循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)校驗(yàn)。
[0035]實(shí)施中，可以在傳輸層對計(jì)算節(jié)點(diǎn)請求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行仲裁，對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包和傳輸層數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，對虛通道進(jìn)行管理，以及對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由；
[0036]可以在數(shù)據(jù)鏈路層對鏈路進(jìn)行自管理，對傳輸層數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，將傳輸層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為鏈路層數(shù)據(jù)包，以及鏈路層數(shù)據(jù)包到微片報(bào)文的轉(zhuǎn)化，微片報(bào)文的發(fā)送和接收的控制；
[0037]可以在物理層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收控制。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例中相應(yīng)的提供了數(shù)據(jù)的接收處理方案如下:
[0039]圖3為多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收處理方法實(shí)施流程示意圖，如圖所示，可以包括如下步驟:
[0040]步驟301、每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；
[0041]步驟302、判斷發(fā)出地是否在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，是則轉(zhuǎn)入步驟303，否則轉(zhuǎn)入步驟304 ；
[0042]步驟303、在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，根據(jù)所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上的包頭進(jìn)行處理，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式；
[0043]步驟304、在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，按以太網(wǎng)協(xié)議處理所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
[0044]實(shí)施中，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中可以包括:根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地，和/或，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的發(fā)出地。
[0045]實(shí)施中，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中可以包括:CRC校驗(yàn)。
[0046]實(shí)施中，可以在傳輸層對計(jì)算節(jié)點(diǎn)請求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行仲裁，對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包和傳輸層數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，對虛通道進(jìn)行管理，以及對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由；
[0047]可以在數(shù)據(jù)鏈路層對鏈路進(jìn)行自管理，對傳輸層數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，將傳輸層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為鏈路層數(shù)據(jù)包，以及鏈路層數(shù)據(jù)包到微片報(bào)文的轉(zhuǎn)化，微片報(bào)文的發(fā)送和接收的控制；
[0048]可以在物理層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收控制。
[0049]在上述實(shí)施中，自定義協(xié)議是為了根據(jù)互連的結(jié)構(gòu)，快速的達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)。自定義協(xié)議可以滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，精簡處理器間互連的協(xié)議。
[0050]具體實(shí)施時，自定義協(xié)議可以是在以太網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)上增加一個128bit的包頭，其中可以包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息、源節(jié)點(diǎn)信息、數(shù)據(jù)包的長度以及包頭的CRC校驗(yàn)等信息。可以檢查包括包頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)在計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的傳輸有沒有出錯。在互連的計(jì)算節(jié)點(diǎn)中，整個MAC(MediaAccess Control,媒體訪問控制)巾貞都相當(dāng)于一個負(fù)載。
[0051]數(shù)據(jù)包由出發(fā)節(jié)點(diǎn)到達(dá)了目的節(jié)點(diǎn)，在轉(zhuǎn)交給以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，可以將包頭去掉，現(xiàn)有的設(shè)備即可以處理。
[0052]這里計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的互連,是在IP(Internet Protocol,網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議)包的前面再增加一個128bit的包頭，方便計(jì)算路由，快速的達(dá)到目的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)從計(jì)算節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)到的以太網(wǎng)絡(luò)時，去掉增加的128bit的包頭即可。
[0053]為了滿足處理器間互連的需要，自定義協(xié)議結(jié)構(gòu)合理，功能精簡，協(xié)議包括傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。
[0054]傳輸層:負(fù)責(zé)對處理器請求的報(bào)文的仲裁，以太網(wǎng)報(bào)文(增加有128bit包頭的以太網(wǎng)報(bào)文)和傳輸層報(bào)文格式的轉(zhuǎn)換，虛通道的管理，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)號進(jìn)行路由，以及錯誤報(bào)文的處理。
[0055]數(shù)據(jù)鏈路層:負(fù)責(zé)鏈路的自管理，傳輸層以太報(bào)文的CRC校驗(yàn)，傳輸層報(bào)文轉(zhuǎn)化為鏈路層報(bào)文，鏈路層報(bào)文到微片報(bào)文的轉(zhuǎn)化，微片報(bào)文的發(fā)送和接收的控制。
[0056]物理層:負(fù)責(zé)報(bào)文的發(fā)送和接收控制，采用串行鏈路技術(shù)。
[0057]在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，由于各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，而非采用各種交換網(wǎng)絡(luò)，也不必選擇交叉開關(guān)，直接互連避免了總線沖突，最大程度的提高了總線帶寬。在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，自定義了一個滿足需求的，簡單的處理器間互連的協(xié)議，使得數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能夠快速的達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)、更快的進(jìn)行傳輸。
[0058]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多處理器計(jì)算機(jī)，其特征在于，包括: 若干主體為處理器的計(jì)算節(jié)點(diǎn)； 各計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間以直連網(wǎng)絡(luò)方式直接連接，并按直連網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)交互數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的多處理器計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述直連網(wǎng)絡(luò)為torus網(wǎng)絡(luò)。
3.—種如權(quán)利要求1所述多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，包括如下步驟: 每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定待發(fā)送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包； 在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，在所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上增加包頭后發(fā)送，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式； 在確定數(shù)據(jù)包的目的地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，發(fā)送所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中包括:根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地，和/或，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的發(fā)出地。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中包括:循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC校驗(yàn)。
6.如權(quán)利要求3至5任一所述的方法，其特征在于， 在傳輸層對計(jì)算節(jié)點(diǎn)請求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行仲裁，對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包和傳輸層數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，對虛通道進(jìn)行管理，以及對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由； 在數(shù)據(jù)鏈路層對鏈路進(jìn)行自管理，對傳輸層數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，將傳輸層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為鏈路層數(shù)據(jù)包，以及鏈路層數(shù)據(jù)包到微片報(bào)文的轉(zhuǎn)化，微片報(bào)文的發(fā)送和接收的控制；在物理層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收控制。
7.—種如權(quán)利要求1所述多處理器計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 每一計(jì)算節(jié)點(diǎn)確定接收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包； 在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時，根據(jù)所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包上的包頭進(jìn)行處理，該包頭用于指示直連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式； 在確定數(shù)據(jù)包的發(fā)出地是在直連網(wǎng)絡(luò)外時，按以太網(wǎng)協(xié)議處理所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中包括:根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地，和/或，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)信息確定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的發(fā)出地。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，各計(jì)算節(jié)點(diǎn)對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的處理方式中包括:CRC校驗(yàn)。
10.如權(quán)利要求7至9任一所述的方法，其特征在于， 在傳輸層對計(jì)算節(jié)點(diǎn)請求的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行仲裁，對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包和傳輸層數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，對虛通道進(jìn)行管理，以及對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由； 在數(shù)據(jù)鏈路層對鏈路進(jìn)行自管理，對傳輸層數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，將傳輸層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為鏈路層數(shù)據(jù)包，以及鏈路層數(shù)據(jù)包到微片報(bào)文的轉(zhuǎn)化，微片報(bào)文的發(fā)送和接收的控制；在物理層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收控制。
【文檔編號】H04L12/28GK104077264SQ201410338589
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】葉勝蘭, 楊曉君, 李婧 申請人:曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司