用蛀洞路由器STC104构造全互连多机并行系统

用蛀洞路由器ST_C104构造全互连多机并行系统

摘?要：采用蛀洞路由机制是新型多计算机并行系统的重要特征，介绍用蛀洞路由器ST_C104构造全互连多机并行系统的方法并给出构造实例，证明它具有并行效率高、通信速度快、拓扑结构可变、扩展性强等特点。

关键词：多计算机?并行?蛀洞路由?ST_C104

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近年来，在高性能并行计算机系统中，分布存储型的多计算机系统的研究与应用得到快速发展。MPP(Massively Parallel Processors)系统属于一种松散耦合的计算机系统，它一般由数十台至百台以上计算机结点和高速互连网络组成，由于没有共享内存，各结点之间通过互连网以消息传递的方式相互通信，各结点间既相互独立又可相互交流、共享信息，它非常适合目前各行各业方兴未艾的网络发展的需要。新型的由硬件支持的路由技术特别是蛀洞路由器的出现，使多计算机系统的网络互连变得更加灵活方便，更为重要的是大大减小了通信时延，使远程通信时延和本地通信时延一样，即通信时延与两个结点之间的距离无关，从而大大提高了多计算机并行系统的通信效率。

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本文介绍采用蛀洞路由器ST_C104构造全互连多机并行系统的方法，我们将该技术应用于“长缨-III分布式并行仿真计算机系统”的研制中，取得了良好的效果。

1ST_C104的结构与特点

ST_C104是SGS-THOMSON公司于1996年推出的32×32高速异步网络开关，是专门为多CPU间互连而设计的系列产品之一，其结构。?

ST_C104具有如下主要特点:

·支持蛀洞路由方式，且可传递任意长度的信息包(Packet);

·时延小，不大于1μs;

·通信速率为32×100Mb/s，通信带宽达300MB/s;

·支持虚拟通道和自适应寻径;

·具有硬件出错处理机制(Fault Tolerant Network);

·提供2对控制链Clink，用于初始化及出错处理;

·提供32对数据链Dlink，用于数据传递及校验。一个C104最多可直接连接32个满足Link协议的CPU(如T9000等)，也可通过与高速链路适配器ST_C101相配合，实现与任意型号CPU的连接;

·在线编程，可动态改变网络拓扑结构;

·可无限级连。

2基于ST_C104的多计算机系统

对于一般的CPU，因为外部数据线多为并行总线，且时序、协议各不相同，因此与C104连接时需要利用C101进行链路适配,，而对于具有Link 协议的CPU，可直接与C104相连，不需加C101。一个C104最多可连接32个CPU，如果不需要那么多的CPU，或希望提高链路通信带宽，则可减少CPU数量，而将C104的多个链路分配给同一个CPU,，图中小方块表示1

个计算结点，小圆圈表示I/O结点。

??????每个计算结点中,CPU采用Intel公司高性能RISC微处理器I860，其主频为40MHz，单精度峰值运算速度为80Mflops，双精度峰值运算速度为60M flops,DRAM采用单体结构，页方式(Page Mode)工

作，字长64位，每页4K字节。其它辅助电路包括8MB～16MB的动态存储器DRAM、64KB的只读存储器EPROM(用于存放初始引导程序)、定时电路TIMETR、中断控制电路INTER、2个高速并行Link适配器C101(用2个C101并在一起，是为了得到64位的通讯带宽)组成,。

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I/O通信结点形式有多种，可根据用户任务的需要进行选择，目前应用的有2种:(1)多总线通信板。用于与普通PC机或工作站间的通信，适用于AT、ISA、PCI、VME协议的插槽，并行机在运行过程中可与任何具有上述协议的计算机进行实时通信;(2)A/D、D/A通信板。用于并行机与外界实物数据采集或输出系统间的通信，可并行或串行通信，分别适用于高速、近距离与中速、远距离通信的场合。长缨-III并行计算机具有非常强大的I/O 接口能力，且扩展性强，目前已配备了16路16位A/D与16路16位D/A，在并行通信方式下，相距100m时一组A/D、D/A数据与并行机通信时间小于45μs，完全突破了目前业界通信时间在ms级的瓶颈。

总之,ST_C104是网络互连专用产品，我们在应用中发现它确实具有优秀的互连能力，用它设计的“长缨-III分布式并行仿真计算机系统”采用的CPU性能并不高，但构成MPP系统后表现出了很高的并行效率，系统性

能稳定，使用简便，其主要性能指标如下:

·单精度浮点运算速度:38.4亿次/s;

·双精度浮点运算速度:21.6亿次/s;

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功率自行车·系统总存储容量:6×64Mbyte;

·机间通信带宽:1000Mbits/s;

·结点间通信带宽:200Mbits/s;

·I/O接口配置:16路16位A/D,16路16位D/A;????

·多总线通信板：可直接与外部计算机的AT、ISA、PCI、VME总线通信;

·软件配置：并行C，并行FORTRAN，并行程序开发环境。

统一平台“长缨-III分布式并行仿真计算机系统”在战略战术导弹的闭环动态测试、导弹射前仿真与修偏、大型武器系统性能评估与决策、气象数据处理等领域均获得良好运用。