基于路由交换的异构计算系统算力扩展

研究基于路由交换的异构计算系统算力扩展总体架构，包含异构 计算资源节点之间、片上交换路由与片上处理资源之间、片上处理资 源与外部接口之间的互连结构与互连拓扑，如图 3 所示。设计与物理 层解耦的轻量级网络架构，使之可以在不同的物理连接方式之上灵活 的构建多种拓扑的网络。 针对机载计算任务的算力提升需求，研究异构计算节点的算力扩 展问题，通过基于路由交换的、可扩展的互连构建异构计算系统，采 用轻量化互连协议实现异构计算节点的低延时、高带宽互连，验证基 于路由交换的异构计算系统对于特定应用的高速并行分布式处理效 果。本系统的主体思想是将片上网络（Network on Chip，NoC）互 连协议扩展到片间互连（Network on Package，NoP），实现芯片内 部计算资源到集群芯片的延伸。 — 283 — 图 3 基于路由交换的异构计算系统算力扩展总体架构 （三）关键技术 （1）路由结构设计 路由器结构包括网络接口、输入和输出单元、路由计算单元、交 换开关单元。路由器结构支持 mesh 组网，以实现异构计算系统的高 可扩展性。路由器节点支持 10Gbps 的光信道，以保障数据传输链路 的高带宽。轻量路由器结构保障数据在路由器中的低延迟传输。路由 器可以按照一定的拓扑结构互连，从而构成一个片间互连结构。不同 功能的芯片可通过网络接口接入到片间互连结构，网络接口可对各个 芯片发送的数据进行封装，形成固定格式的分组。路由器结构包括网 络接口、输入和输出单元、路由计算单元、交换开关单元。路由器结 构支持 mesh 组网，以实现异构计算系统的高可扩展性。路由器节点 连接支持 10Gbps 的光信道，以保障数据传输的高带宽。通过设计 合理的轻量路由器结构，可以保障数据在路由器中的低延迟传输。 （2）板间通信协议设计 通信协议包括收发流程、数据格式定义、控制信号与控制模式、 路由机制