計(jì)算機(jī)機(jī)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(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)算機(jī)通信技術(shù)中一個(gè)重要的研究方向.該文將高速光互連技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間互連,實(shí)現(xiàn)了個(gè)人電腦或工作站可達(dá)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(jìn)行了光互連點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),開(kāi)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(kāi)關(guān)組建了星型環(huán)型混合拓?fù)涞墓饣ミB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(jì)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(jì),實(shí)現(xiàn)鏈路的單工傳輸能力和低功耗化.基于信號(hào)完整性原理進(jìn)行接口卡的PCB設(shè)計(jì),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(jì)方法和理論,優(yōu)化了FPGA邏輯設(shè)計(jì).實(shí)現(xiàn)了FPGA內(nèi)部33MHz、66MHz雙時(shí)鐘工作和計(jì)算機(jī)PCI總線32Bit×33MHz數(shù)據(jù)的全帶寬傳輸.三.根據(jù)機(jī)群網(wǎng)絡(luò)低延遲、高帶寬的工作要求,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了光互連網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議.開(kāi)

3、發(fā)了網(wǎng)絡(luò)的WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序.四.完成鏈路及網(wǎng)絡(luò)性能的測(cè)試工作,并與幾種高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)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(dá)465Mbit/s以上,具有高帶寬、低延遲、性價(jià)比高的特點(diǎn),綜合性能達(dá)國(guó)際同類技術(shù)水平.工作中的創(chuàng)新點(diǎn):一.實(shí)現(xiàn)了光互連網(wǎng)絡(luò)接口卡物理地址的應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)可配置和接收數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)點(diǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)硬件路由時(shí)對(duì)生命期進(jìn)行修改,防止非法數(shù)