日立SR2000系列MPP巨型机系统分析

第18卷OL 18 No.2 N O 2计算机工程与设计计算机工程与设计1997年4月. 1997年SR2000系列MPP超级计算机系统分析盛宝肯兰（国防科学技术大学计算机系，长沙410073）介绍HITAC HI最新推出的SR 2000. 同时对M PP系列超级计算机的基本特殊硬件和软件性能以及系统配置规格进行了分析和评估. 关键词太大的印泥易以为是丝粒1总体撬动条件SR2000系列是Hirachi推出的最新RISC结构MPP（并行处理器）MIMD超级计算机系统. 1此系列的SR2001和SR2201两个型号于1995年推出. ·SR2000系列的设计目标是: ·处理性能目标在T型触发器级别·强大的处理器和高吞吐量存储设备·平衡的计算能力·强大的科学计算能力2更好的系统架构功能为了适应数值计算，SR2000系列在系统结构上采取了一些新措施，以大大提高其性价比.

主要特点是: 软件流水线伪向量处理机制: 就一般的R ISC处理器而言，当大型数值计算数据的长度与处理器缓存不匹配时，处理过程将遇到困难. . . SR2000系列使用软件流水线伪向量技术，可以跳过高速缓存以直接从主机访问数据并安装浮点寄存器，从而解决了上述问题，并且不会妨碍指令序列的执行. 计算效率有很大的影响. 主要包括: 伪向量处理功能，早期读取/延迟存储指令和流水线存储器访问. ，·预取机制. . ·PE之间的互连采用3D-Crossbar网络结构. -采用3D-Crossbar网络自动旁路机制，获得更高的可靠性；当正常路由发生故障时，系统可以自动绕过，避免出现故障，使数据安全到达目标PE. PE之间的通信采用远程DMA传输方法: 数据可以直接在不同pE的本地用户空间之间传输，而无需通过操作系统的Buffer. 这样，大大减少了数据传输过程中的系统开销，充分利用了3D-Crossbar网络的潜力，从而大大提高了PE之间的数据传输速率. 1996年“ -02” -05版江守O: 美国国家计算机科学技术大学的. 主要进行MPP冰晶鲭鱼结构的研究. 幼稚的是: _蜀科技大学不是电子计算机教授超级计算机配置，主要研究领域: 软膏的开发与应用. 并行处理和并行计算. P和^ s lC的第33部分— Vip信息·系统执行静态分区.

为了确保系统的灵活性，SR200o系列计算机支持分区操作，即系统的所有PE可以分为几个PE组. 在流程执行过程中，根据每个流程的资源需求，将流程移交给不同的PE组进行处理. SR2000系列可以根据静态逻辑分区执行多任务，并且每个分区独立执行自己的作业队列. SR2201系统最多可分为8个区域. ·在PE分区内使用受限广播和屏障同步机制. 屏障同步机制是减少系统开销的关键措施. SR2000系列计算机硬件通过监视相关PE是否满足某些预定程序条件来实现PE问题的同步. 当满足条件时，硬件会阻止PE运行并导致PE等待. ·某些系统的关机机制可以节省电能. ·使用PE备份技术提高系统安全性: 当运行中的PE出现故障时，系统的备份PE将自动接替故障PE的工作，从而确保系统的正常运行. ·系统规模具有很大的可变性: 输入/输出单元100u和处理单元PU都可以根据需要扩展，并且系统性能随处理器数量的增加而线性增加. ---l--3 PE结构分析sR20o0系列计算机的核心是采用RIsC技术的多个PE处理单元. PE使用最新的CMO流程.

PE的结构如图1所示. 从图中可以看出，每个PE通过路由器RT与其他PE通信. 每个RT都有四个双向接口，分别连接到X方向的Crossbar，Y方向的Crossbar，Z方向的Crossbar和PE. 中的网络接口NI已连接. NI和其他外部接口（例如FDDI，Ethemet，HIPPI，SCSI-2等）通过本地总线连接到存储控制器SC. SC负责管理本地内存. 数据经过二级缓存后被提供给处理单元，从而达到高速存储访问的目的. 由于二级缓存空间很大，因此内存命中率非常高. 每个PE都有自己的本地内存，整个系统使用分布式主内存结构. 4网络结构分析4. J SR2000系列超级计算机节点网络的特征·高性能网络拓扑-3D Crossbar网络1.高速广播机制·高速屏障同步机制4.2网络拓扑为了确保出色的性能价格比率，一个关键问题是减少处理和后处理系统的开销. SR2000系列使用3D交叉开关在PE之间提供高速连接.

通过使用这种开关，一个34维信息对于任何PE都只有3个输出通道: 每个通道在一个方向上对应一个Crossbar，而3D-Cr o ssbar crossbar开关不仅简化了设计，而且它的性能几乎等于直接连接所有PE所获得的性能. 网络结构的详细结构如图2所示. 系统的所有PE均按照三维逻辑空间结构进行组织: X方向，Y方向和Z方向. 每个PE在逻辑三维空间中都有一个逻辑坐标（Y，Z）. 每个PE中的路由器RT和X，Y和Z方向上的Crossbar都有要连接的端口（请参阅PE），因此任何两个All PE都可以相互通信. 可以动态连接网络结构，以满足节点通信的SR需求. 在sR2000系列中，消息路线图2 3D-Crossbar和E-route使用Wormhole方法. 系统中任何两个节点PE的通信过程为（其中源节点为PE（x1，y1，z1）而目标节点为PE（x2，y2，z2））: PE（x1，y1，z1）舳t从其路由器RT发送，在x方向上通过交叉开关到达PE（x2，yl，z1）的RT，在Y方向上通过交叉开关到达PE（x2，y2，z1）RT，最后到达PE（z方向的横杆）x2，y2超级计算机配置，z2）RT，并进入PE进行处理.

4.3 3D-Crossbar库的舞蹈性能·高吞吐率·低延迟·适用于不同类型的科学计算，例如流体力学，图像处理，核聚变和其他领域5系统配置软件配置SR2000系统使用HUX基于UNIX的/ MPP操作系统，采用微内核技术，外部接口使用行业标准的网络接口，可以开发高度可移植的程序. HI MP / MPP系统具有以下功能: ·节点之间的高速通信，对远程DMA（R-DMA）的支持，屏障同步机制和广播功能. 可以与日立生产的其他类型的超级计算机结合使用，以形成混合计算机系统并提供高速文件传输机制. 例如，可以将SR2000和S-3600系统组合为混合计算机系统. ·提供高速矩阵库MATRⅨ/ MPP·其他应用程序包SR2000系统的标准软件配置包括: 1 3 5 —维普资讯·U NIX接口: OSF / AES，pOSⅨl003.1，X PG 3，SVID 3、4 . 3BSD·语言处理器: ISO / ANSI C＆C ++，ISO / ANSI F OR TR AN 77，ISo / ANSI F RTRAN 9O. H PF·并行库: PVM，Express，Linda·网络接口: TCP / IP，UDP〜/ IP，套接字，NFS，ftp，telnet，登录5.2硬件配置模型SR 200l SR2201船模型小规模l大型PE编号4〜16 I 8〜128 32〜1,024 3D--Crossbar（2D --Crossbar 2 FE AA网络类型3D- Crossbar网络: 32〜128P E）PE数据传输速率【MB ／ secL 100300. 最大XGB）4 I 32，256外部接口类型以太网. FD; pI，SCsL HIPPI PE速度cGFLOPS）0.3.

超标量功能№l是'伪向量趾函数否是PE频率（MH 90150可寻址存储器（MB）32/64 / l28 / 256 64/128/256高速缓存单元数量灵活指令: 8文档: 16卷: 16文档: 16（KB）下一条指令: l，024数据: l，024 t指令: 512数据: 512最大内部硬盘容量（GB）44.8 l 179.2 l3 4 -4最大R AID〜（RA ID 5XG B）5.6〜22.4 128内部DAT驱动能力（GB）2〜8（Press Weng）外部DAT驱动能力（GB）2〜8（压缩）6台湾对日立sR2∞O系列超级计算机系统的评估更加先进当前MPP领域的技术，例如3D-Crossbar网络结构，远程DMA访问软件管道伪矢量处理和屏障同步机制等. 运行速度，其中SR2201系统的设计目标速度为T-FLops，而且SR2001系统的设计速度也高于10G触发器. SR2000系列计算机具有出色的可扩展性，并且sR2001处理器的数量是4到1228. SR2201的处理器数量为32-1024，即sR2o00系列的最大配置可以达到基本配置的30倍.

这意味着SR2000系列计算机系统可以逐步升级，以满足不断增加的工作量的需求. SR200系列计算机具有很高的性能价格比，并将在世界超级计算机市场上占有一席之地. 参考文章1日立. . ，SR2 000系列专着，1995年— 36 —威普资讯2 . 日立: SR 2000 Serics S0±t，IVafe. 1995年3月刊. ，例如: SR 220 1 M assively并行处理器，1995 4 K ai H wang. DVD. 编辑计算机架构: 并行性，Scalabil Prog ram mabl y，Mc Graw- HilI'19. 93·. ●. ，计算机系统. Jangang Jang Zhang Minxuan（NUD T'ChangSha计算机科学与技术系）A BST R A C T T超级计算机SR 2000系列是H i chi，L td的DeW M PP产品. 本文为f intmdllc.

Wei表面特性，sR2000系列服务器软件和关键字系统的lcZ的性能'O'/'〜-f. 首先，大家好，新年快乐！该期刊打算从1997年第一期开始发表作者的简历，因此，请提交该内容（通常不超过60个字符）并在您的手稿中注明在首页的最后，已提交但未提交的手稿如果您没有提供简历，请尽快填写！谢谢您的合作！真诚的，编辑是l 995.1l 1 3 7 —威普资讯

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