作者：西安第二炮兵工程学院301室（710025） 吴少军 王仕成 王宏力 邓方林 来源：《电子技术应用》

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

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。

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。

１ st_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，其结构如图１所示。

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，如图２中小框所示，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，如图２中＃30节点，它占用了３根link，双向带宽达600mb/s。

图２中各个cpu的地位是完全相同的，每个cpu既可做为主控结点，也可做为从结点。将一个或多个任务按一定策略划分后分配到各个结点，所有结点可同时进行工作，各结点之间通过c104为媒介进行实时通信，因此该多机系统是全互连的、并行的。

一般将由一个c104相互连接的结点合称为一个机群，如图２中的全部1～30个cpu结点机即构成了一个机群。

３ st＿c104的级连与扩展

c104采用蛀洞路由方式寻径，通信时延小，且与结点间距离无关，因此理论上c104可无限级连构成一个任意大的mpp系统。但实际上任何系统级连的数量与其性能都不可能永远线性地增加，而是有一个平台，在此之后，系统性能增长缓慢。事实上，在现实应用中对系统规模一般也是有限的，图３是用6个（可继续扩展）c104构成的平面拓扑结构的多机系统。

图中将c104相连的实线表示数据链，虚线表示控制链，