高性能计算机片上网络交换的结构和性能研究

“北京邮电大学” 2012

刘聪

【摘要】: 在当前的高性能计算系统中，为了弥补单个处理器的计算能力的不足高性能计算机 网络，有必要将多个处理器互连并进行并行计算，从而提高计算能力. 整个系统. 在当前的高性能计算系统电互连片上网络中，电互连的一些固有缺陷已成为阻碍网络性能提高的主要障碍. 与电互连相比，片上光互连具有更好的性能，并且是芯片级互连的更好解决方案. 为了突破基于电互连的片上网络的瓶颈并满足对高性能计算技术不断增长的需求，本文研究了片上光网络. 本文完成的主要工作如下: 1.完成了基于集群网络拓扑（Cluster Mesh）的片上光网络的研究. 设计了网络的网络结构，节点结构，通信协议和路由策略，并使用OPNET网络仿真工具进行了仿真建模. 通过仿真，研究了集群网络的网络性能. 将仿真结果与传统的Mesh网络仿真结果进行比较，分析了本地流量较大时集群网络的优越性. 2.对基于分组交换（BOIN）的无缓冲光网络进行了仿真研究. 对网络的网络结构和路由方法进行了理论研究. 使用OPNET软件进行仿真建模高性能计算机 网络，并通过仿真分析相关的性能参数，例如延迟和吞吐量. 通过比较BOIN网络与传统的基于电路交换的Torus网络的仿真性能，体现了BOIN网络在网络资源利用方面的优势. 通过研究和仿真，我们获得了集群级拓扑和芯片级光网络中分组交换的性能优势. 仿真结果表明，当本地网络流量较大时，群集网络拓扑比相同大小的普通Mesh拓扑具有更好的延迟和吞吐量性能. 与基于电路交换的片上网络相比，基于分组交换的片上光网络还具有更高的链路利用率. 这两种技术也将成为芯片级光互连网络中未来的研究热点.

[授予学位的单位]: 北京邮电大学

[学位]: 硕士

[学位奖]: 2012

[分类号]: TN47； TP338

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