計算機機群系統(tǒng)高速光互連鏈路及網(wǎng)絡(luò)的研究.pdf

1、高帶寬、低延遲的數(shù)據(jù)鏈路及網(wǎng)絡(luò)在并行計算、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、工業(yè)控制、圖像監(jiān)控等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,已成為計算機通信技術(shù)中一個重要的研究方向.該文將高速光互連技術(shù)應(yīng)用于計算機系統(tǒng)間互連,實現(xiàn)了個人電腦或工作站可達PCI總線全帶寬的互連通信.在課題組前期高速光互連工作的基礎(chǔ)上,進行了光互連點對點鏈路和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,開發(fā)了光互連網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議及軟件系統(tǒng),基于MEMS光開關(guān)組建了星型環(huán)型混合拓撲的光互連網(wǎng)絡(luò).該文完成的主要工作:一.根據(jù)光纖鏈路

2、的總體設(shè)計方案,建立了光互連鏈路和網(wǎng)絡(luò)的通信模型.完善了光互連網(wǎng)絡(luò)接口卡ONIC的設(shè)計,實現(xiàn)鏈路的單工傳輸能力和低功耗化.基于信號完整性原理進行接口卡的PCB設(shè)計,使ONIC工作頻率提高一倍.二.結(jié)合現(xiàn)代EDA技術(shù)的設(shè)計方法和理論,優(yōu)化了FPGA邏輯設(shè)計.實現(xiàn)了FPGA內(nèi)部33MHz、66MHz雙時鐘工作和計算機PCI總線32Bit×33MHz數(shù)據(jù)的全帶寬傳輸.三.根據(jù)機群網(wǎng)絡(luò)低延遲、高帶寬的工作要求,設(shè)計實現(xiàn)了光互連網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議.開

3、發(fā)了網(wǎng)絡(luò)的WDM設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序.四.完成鏈路及網(wǎng)絡(luò)性能的測試工作,并與幾種高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了比較.借鑒LogP模型分析了光互連環(huán)網(wǎng)的通信性能.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層帶寬達465Mbit/s以上,具有高帶寬、低延遲、性價比高的特點,綜合性能達國際同類技術(shù)水平.工作中的創(chuàng)新點:一.實現(xiàn)了光互連網(wǎng)絡(luò)接口卡物理地址的應(yīng)用程序動態(tài)可配置和接收數(shù)據(jù)時結(jié)點的可中斷功能.二.在底層幀頭信息中加入幀生命期參數(shù),在進行數(shù)據(jù)硬件路由時對生命期進行修改,防止非法數(shù)